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隨著深度學(xué)習(xí)、仿真、BIM設(shè)計(jì)、AEC行業(yè)在各行各業(yè)應(yīng)用的發(fā)展，在AI技術(shù)虛擬GPU技術(shù)的加持之下，需要強(qiáng)大的GPU算力解析。無(wú)論是GPU服務(wù)器，還是GPU工作站都趨向于小型化、模塊化、高集成度設(shè)計(jì)方向發(fā)展。熱流密度經(jīng)常達(dá)到傳統(tǒng)風(fēng)冷GPU服務(wù)器設(shè)備的7－10倍，由于采用模塊集中安裝方案，擁有數(shù)量眾多且發(fā)熱量大的NVIDIA英偉達(dá)GPU顯卡，因此散熱問(wèn)題非常突出。過(guò)去常用的散熱設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足新系統(tǒng)的使用要求，傳統(tǒng)的水冷GPU服務(wù)器還是液冷GPU服務(wù)器都離不開(kāi)風(fēng)扇的加持，今天我們就來(lái)解析一下熱虹吸管散熱技術(shù)。
目前市場(chǎng)上的熱虹吸散熱技術(shù)主要還是利用柱型或板型散熱器為體，在散熱器底部穿入熱媒管，殼體內(nèi)注入工質(zhì)，并建立真空環(huán)境，這是一種常溫重力式熱管。工作過(guò)程如下：在散熱器底部，供熱系統(tǒng)通過(guò)熱媒管將殼體內(nèi)的工質(zhì)加熱，在工作溫度范圍內(nèi)，工質(zhì)沸騰，蒸汽上升至散熱器上部凝結(jié)放熱，凝結(jié)液沿散熱器內(nèi)壁回流至加熱段被再次加熱蒸發(fā)，熱量通過(guò)工質(zhì)的不斷循環(huán)相變由熱源傳遞至熱沉，達(dá)到供熱、加熱的目的。
1熱虹吸散熱在GPU工作站上的運(yùn)用
每一代CPU散熱器是如何一步步走向當(dāng)代的理論性能的極限。從最原始的鋁制散熱片到現(xiàn)在，它都是不錯(cuò)的選擇。大家可能想既然一些小鰭片就這么好用，那更多更大的鰭片是不是更好用？然而結(jié)果并非如此。鰭片離熱源距離越遠(yuǎn)，鰭片溫度就越低。當(dāng)溫度降低至周圍空氣的溫度時(shí)，無(wú)論將鰭片做的多長(zhǎng)，熱傳遞也不會(huì)繼續(xù)增加。
當(dāng)現(xiàn)代GPU計(jì)算功耗進(jìn)入75至350瓦區(qū)間甚至更高時(shí)，熱設(shè)計(jì)工程師們轉(zhuǎn)而研發(fā)新的散熱方法。熱管本身并沒(méi)有增強(qiáng)散熱器的散熱能力。它的作用是同時(shí)利用熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流，來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)高于金屬本身的熱傳遞效率。
早在1937年就有熱虹吸技術(shù)出現(xiàn)，正常運(yùn)行時(shí)熱管內(nèi)部的液體會(huì)沸騰，蒸汽通過(guò)蒸汽腔到達(dá)冷凝端，蒸汽變回液體后再通過(guò)管芯返回?zé)嵩�，管芯通常是燒結(jié)上去的金屬內(nèi)層，可如果熱管吸收太多熱量，則會(huì)出現(xiàn)“熱管干涸”的現(xiàn)象。液體不僅在蒸汽腔內(nèi)變成蒸汽，同時(shí)也會(huì)在管芯內(nèi)變成蒸汽，導(dǎo)致其無(wú)法變回液體返回?zé)嵩�，大幅增加了熱管的熱阻�?/p>
現(xiàn)在我們的重頭戲來(lái)了——熱虹吸。熱虹吸散熱不像熱管，用管芯將液體帶回蒸發(fā)端，而是僅僅利用重力，再加上一些巧妙的設(shè)計(jì)形成循環(huán)，把液體蒸發(fā)過(guò)程當(dāng)水泵用。這并不是新技術(shù)，在放熱量大的工業(yè)應(yīng)用中很常見(jiàn)。
一般來(lái)說(shuō)，GPU內(nèi)部制冷劑會(huì)沸騰，向上流動(dòng)到里面的冷凝端內(nèi)，變回液體并返回蒸發(fā)端。理論上有兩大優(yōu)勢(shì)：
1. 避免熱管干涸，可用于超頻超高性能芯片
2. 因?yàn)椴恍枰�，所以可靠性�?yōu)于傳統(tǒng)一體式水冷
熱虹吸散熱現(xiàn)在最重要的一點(diǎn)是它的厚度將會(huì)從傳統(tǒng)的103毫米減少到僅僅30毫米（減到三分之一以下），外形相對(duì)小巧，不會(huì)損害性能。熱虹吸散熱的器材為了便于加工，目前廠家使用鋁材質(zhì)居多。也有使用銅制，溫度可能還能再降5-10度，僅針對(duì)發(fā)熱量較大的GPU服務(wù)器。
敲黑板 敲黑板 敲黑板
劃重點(diǎn)－小藍(lán)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)結(jié)束這次的重點(diǎn)。小藍(lán)測(cè)試的三種不同的英偉達(dá)GPU卡，普通風(fēng)扇和熱虹吸散熱器在同等4卡水冷GPU服務(wù)器下的散熱數(shù)據(jù)：
圖一是RTX A6000功率為300瓦
圖二是RTX 3090，功率約350瓦
圖三是NVIDIA A100，功率約為400瓦
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