GLOBALRefroidissement liquide pour serveurs GPU AI : considérations techniques
Les serveurs GPU AI modifient les exigences thermiques des centres de données modernes.
À mesure que la densité de calcul du GPU augmente, la quantité de chaleur qui doit être retirée de chaque serveur peut devenir difficile à gérer avec le refroidissement d'air conventionnel seul. Le refroidissement liquide direct permet d'éloigner plus efficacement la chaleur des transformateurs de haute puissance, mais les performances de la boucle de refroidissement dépendent de plus que la plaque froide ou l'unité de distribution du liquide de refroidissement.
Le tuyau de refroidissement liquide fait également partie du système de gestion thermique.
Il relie les composants, transporte le liquide de refroidissement, accueille le mouvement de l'équipement et fournit la flexibilité nécessaire dans un environnement de serveur dense. Si le tuyau est mal spécifié ou mal acheminé, le problème qui en résulte peut apparaître comme un problème hydraulique, mécanique ou d'entretien plutôt que comme un problème évident de tuyau.
1. Pourquoi les serveurs GPU nécessitent une sélection soigneuse
Les serveurs AI modernes peuvent contenir plusieurs GPU de haute puissance fonctionnant dans un volume physique relativement petit.
Cela crée plusieurs exigences techniques pour le système de refroidissement:
- Débit suffisant de liquide de refroidissement
- Perte de pression contrôlée
- Transfert de chaleur fiable
- Connexions stables
- Routage compact
- Accessibilité des services
Le tuyau doit fonctionner dans toutes ces contraintes.
De même, un tuyau ayant une résistance chimique appropriée peut être difficile à installer si son rayon de virage est trop grand pour la disposition du serveur.
2. Commencez par l'architecture de refroidissement
Avant de choisir un tuyau, les ingénieurs doivent comprendre comment le serveur GPU est intégré au système de refroidissement liquide.
Une architecture typique peut inclure un CDU, un collecteur, des lignes d'alimentation et de retour, des plaques froides et des connexions à déconnexion rapide.
Le tuyau peut apparaître à plusieurs endroits dans ce système.
La compréhension de l'emplacement exact aide à déterminer le diamètre du tuyau requis, l'indice de pression, le matériau, la longueur, la flexibilité et la configuration de raccordement.
Pour une explication plus large du fonctionnement du système, voir:
Comment fonctionne le refroidissement liquide dans les centres de données AI? .
3. Le débit du liquide de refroidissement est une exigence de conception primaire
La première question n'est pas simplement : Quel tuyau devrait être utilisé ?
C'est :
Quelle quantité de liquide de refroidissement doit passer par le tuyau pour éliminer la chaleur requise?
Le débit requis dépend de la charge thermique, des propriétés du liquide de refroidissement, de la hausse de température admissible et de la conception du système de refroidissement.
Une fois le débit requis établi, les ingénieurs peuvent évaluer le diamètre intérieur du tuyau et sa résistance hydraulique.
Un tuyau trop petit peut créer une perte de pression inutile, tandis qu'un tuyau beaucoup plus grand peut augmenter l'espace d'installation et les exigences de flexion.
4. Diamètre intérieur du tuyau et débit de refroidissement GPU
Le diamètre interne affecte directement la zone d'écoulement disponible.
Pour un débit donné, la réduction du diamètre intérieur du tuyau augmente généralement la vitesse d'écoulement et peut augmenter la perte de pression.
C'est pourquoi la taille du tuyau devrait être choisie dans les conditions hydrauliques requises plutôt que de correspondre simplement à une taille de raccordement existante.
Voir:
5. La chute de pression est importante dans les boucles de refroidissement GPU
Chaque composant de la boucle de refroidissement apporte une certaine résistance à l'écoulement du liquide de refroidissement.
Le tuyau est l'un de ces composants.
La perte de pression peut être influencée par:
- Diamètre intérieur
- Longueur du tuyau
- Débit
- Propriétés du liquide de refroidissement
- Température
- Caractéristiques de la surface interne
- Courbes et accessoires
Pour une approche de calcul détaillée, voir:
6. Ne traitez pas le tuyau comme un composant passif
Dans une boucle de refroidissement GPU AI, le tuyau n'est pas simplement une section flexible du tuyau.
Son matériau et sa construction peuvent influencer la capacité de pression, la flexibilité, la compatibilité chimique et le comportement d'installation.
Le tuyau doit aussi tenir compte de la relation physique entre les composants.
Ceci devient particulièrement important dans les serveurs GPU denses où les connexions peuvent être situées à proximité de modules de mémoire, plaques froides, collecteurs et autres matériels.
7. Compatibilité des matériaux avec le liquide de refroidissement
La compatibilité du liquide de refroidissement doit être évaluée avant la finalisation du matériau du tuyau.
Selon le système, les ingénieurs peuvent envisager des matériaux tels que les constructions EPDM, silicone, PTFE ou PFA.
Le choix approprié dépend de la chimie du liquide de refroidissement et des conditions de fonctionnement.
Le choix des matériaux devrait tenir compte de plus que le nom chimique du liquide de refroidissement. La température, la concentration, le temps d'exposition et les exigences de propreté du système peuvent également être importants.
Voir:
8. Housses EPDM pour applications de refroidissement GPU
EPDM est généralement considéré pour les applications où la flexibilité, la résistance à la température et la compatibilité du liquide de refroidissement sont importantes.
Sa pertinence dépend de l'environnement de refroidissement et de fonctionnement.
Pour les applications où la construction en caoutchouc est appropriée, EPDM peut fournir un équilibre pratique entre flexibilité et performance mécanique.
La sélection plus détaillée du matériel devrait toujours être fondée sur les exigences du système plutôt que sur le seul nom du matériel.
9. Coussins en silicone pour serveurs GPU AI
Les tuyaux en silicone peuvent offrir une flexibilité utile pour les environnements de routage compacts.
Cela peut être utile lorsque les rails de tuyau doivent accueillir un espace d'installation limité ou un accès fréquent à l'équipement.
Cependant, le silicone ne doit pas être sélectionné uniquement parce qu'il est flexible.
Les ingénieurs devraient également évaluer la pression, la température, la compatibilité du liquide de refroidissement, la perméabilité et la construction spécifique du tuyau.
10. PTFE et PFA pour des demandes plus exigeantes
Les tuyaux en fluoropolymère tels que PTFE et PFA peuvent être considérés lorsque la résistance chimique et la propreté sont des facteurs de sélection importants.
Leurs caractéristiques mécaniques diffèrent des tuyaux en caoutchouc classiques, de sorte que le routage et la conception de l'assemblage doivent tenir compte de la construction spécifique.
Pour une comparaison directe, voir:
Le tuyau de refroidissement liquide PTFE vs. PFA: Quelle est la différence? .
11. La température n'est pas la seule considération thermique
Lors de la sélection d'un tuyau de refroidissement GPU, les ingénieurs devraient considérer la plage complète de température plutôt que seulement la température normale de fonctionnement.
La gamme pertinente peut comprendre:
- Température normale de fonctionnement
- Conditions de démarrage
- Conditions d'arrêt
- Changements de température transitoires
- Conditions d'exploitation anormales potentielles
Les propriétés du matériau peuvent changer avec la température, de sorte que les spécifications applicables du tuyau doivent couvrir la plage de fonctionnement réelle.
12. La cote de pression doit correspondre au système réel
La pression nominale du système n'est pas nécessairement la seule valeur de pression qui compte.
Les ingénieurs devraient tenir compte de la pression de fonctionnement, des fluctuations de pression et de la marge de sécurité applicable.
L'ensemble du tuyau, y compris le tuyau, les raccords et la méthode de raccordement, doit être évalué comme un ensemble complet.
Pour en savoir plus:
13. Le renforcement du tuyau peut affecter les performances de refroidissement du GPU
Le renforcement est une partie importante de la construction du tuyau.
Selon la conception, le renforcement peut influencer la capacité de pression, la stabilité dimensionnelle et le comportement mécanique.
Cependant, un renforcement plus fort ne signifie pas automatiquement un meilleur tuyau pour chaque application.
Le renforcement doit être adapté aux exigences de pression, de flexibilité et de routage de la boucle de refroidissement GPU.
Voir:
Comment le renforcement du tuyau affecte les performances du système de refroidissement liquide .
14. Bend Radius est critique dans les serveurs GPU denses
Les intérieurs du serveur GPU peuvent laisser un espace limité pour le routage du tuyau.
Un tuyau peut devoir tourner autour d'une plaque froide, d'un collecteur ou d'un autre composant sans dépasser son rayon de courbure minimal.
Forcer le tuyau dans un virage plus serré peut créer une déformation localisée et peut affecter à la fois l'intégrité mécanique et le débit du liquide de refroidissement.
Voir:
15. Éviter les kinks et les pendaisons excessives
Un kink est plus qu'un problème cosmétique.
Il peut réduire la surface d'écoulement interne efficace et introduire une déformation mécanique concentrée.
L'acheminement doit donc utiliser des courbes lisses et éviter de forcer le tuyau à des virages aigus.
Des conseils supplémentaires sont disponibles en :
Routage du tuyau de refroidissement liquide: Comment éviter les kinks et la flexion excessive .
16. Questions de configuration des connexions
Le tuyau lui-même n'est qu'une partie de la connexion.
Un tuyau de refroidissement GPU complet peut comprendre:
- Trou
- Accessoires d'extrémité
- Raccord rapide
- Éléments d'étanchéité
- Système de mise à l'eau ou de fixation mécanique
La compatibilité de ces composants doit être examinée ensemble.
Un tuyau correctement sélectionné peut encore avoir une connexion peu fiable si la méthode de montage ou d'assemblage est inappropriée.
17. Connexions UQD dans le refroidissement GPU AI
Les connexions UQD peuvent être utiles lorsqu'un service d'équipement fréquent ou une connexion modulaire est nécessaire.
Ils peuvent simplifier le processus de déconnexion des circuits de refroidissement pendant la maintenance du serveur.
Toutefois, l'acheminement du tuyau ne doit pas imposer de charges latérales inutiles ni de flexions pointues directement au raccord.
Voir:
18. La longueur du tuyau devrait être délibérée
Un tuyau trop court peut être placé sous tension pendant l'installation.
Un tuyau trop long peut créer des boucles inutiles, une perte de pression et des difficultés d'entretien.
La longueur de préférence devrait permettre de tenir suffisamment compte des exigences réelles en matière de géométrie et de service de l'équipement.
19. Routage autour des plaques froides
Les raccords à plaques froides sont souvent situés dans une zone très restreinte.
Le tuyau doit approcher la connexion sans créer de flexion ou de torsion excessive.
Lorsque plusieurs plaques froides sont reliées dans la même zone, l'acheminement devrait également tenir compte du contact du tuyau au tuyau et de l'accès pour l'entretien futur.
20. Connexions Manifold-to-Server
Les raccords Manifold peuvent concentrer plusieurs tuyaux dans une petite zone.
Cela crée un besoin de routage organisé.
La conception devrait tenir compte :
- Espacement des connexions
- Diamètre du tuyau
- Rayon de courbure
- Orientation UQD
- Accès aux services
- Mouvement potentiel du tuyau
21. Le routage du tuyau ne doit pas interférer avec les composants du flux d ' air
Même dans un serveur refroidi par liquide, le mouvement de l'air peut encore être nécessaire pour d'autres composants.
Le routage du tuyau devrait donc éviter d'entraver inutilement les ventilateurs, les évents et les autres voies d'écoulement d'air où ceux-ci font partie de l'architecture du serveur.
22. Gardez la voie de refroidissement en bon état
Les serveurs GPU AI doivent être entretenus et remplacés.
Une voie de tuyau devrait donc fournir suffisamment d'accès pour débrancher, inspecter et réinstaller la connexion de refroidissement.
Un itinéraire compact qui ne peut être entretenu en toute sécurité n'est pas nécessairement une conception efficace.
23. Envisager les mouvements liés à l ' entretien
Lorsqu'un serveur GPU est ouvert ou qu'un composant est retiré, les tuyaux connectés peuvent se déplacer temporairement.
L'ensemble doit tolérer la procédure de service prévue sans forcer le tuyau à une flexion aiguë ou à une tension excessive.
Lorsque le mouvement est important, la longueur du tuyau et son routage doivent être conçus en conséquence.
24. Exigences en matière de propreté
Les systèmes de refroidissement liquide peuvent avoir des exigences spécifiques de propreté selon l'application et la boucle de refroidissement.
La matière du tuyau, le procédé de fabrication, l'assemblage et l'emballage peuvent tous être pertinents.
Pour les applications où le contrôle de la contamination est important, les ingénieurs devraient obtenir des renseignements appropriés sur le produit et la fabrication auprès du fournisseur de tuyaux.
25. La construction du tuyau devrait correspondre à la demande
Il n'y a pas de construction de tuyau unique qui est idéal pour chaque système de refroidissement GPU.
La sélection peut comporter un équilibre entre:
| Besoins | Considérations techniques |
|---|---|
| Débit | Diamètre intérieur et résistance hydraulique |
| Pression | Construction et renforcement du tuyau |
| Température | Plage de fonctionnement des matériaux |
| Refroidisseur | Compatibilité chimique |
| Routage | Flexibilité et rayon de courbure minimal |
| Connexions | Compatibilité des raccords et des QUQD |
| Entretien | Accès au service et conception de la connexion |
26. Ne pas sélectionner un tuyau du diamètre seul
La correspondance de l'ID du tuyau à la taille de la connexion n'est que le point de départ.
Le tuyau sélectionné doit également satisfaire aux exigences de débit, de pression, de compatibilité avec le liquide de refroidissement et de géométrie de l'installation.
Ceci est particulièrement important lorsqu'un système de refroidissement GPU a une demande de débit élevée ou des contraintes d'acheminement serrées.
27. Envisager l'Assemblée complète de la haine
Pour de nombreuses applications de serveur AI, le produit pratique n'est pas simplement une longueur de tuyau.
C'est un tuyau complet.
L'ensemble peut comprendre des raccords d'extrémité spécifiques, des raccords UQD, des virages, une orientation et des longueurs définies.
Par conséquent, l'examen technique devrait tenir compte de l'ensemble complet plutôt que d'évaluer le tube de tuyau indépendamment.
28. La pression et le débit doivent être vérifiés après l'assemblage
Lorsqu'un assemblage personnalisé est produit, la configuration finale doit être évaluée en fonction des exigences techniques applicables.
Selon l'application, il peut s'agir d'essais de pression, d'essais de fuite et d'inspection dimensionnelle.
Les prescriptions d'essai devraient être définies conformément aux spécifications du système de refroidissement et aux procédures de qualité applicables.
Voir:
29. Liste de contrôle de sélection pratique pour les serveurs GPU AI
| Paramètre | Questions à confirmer |
|---|---|
| Refroidisseur | Quel liquide transportera le tuyau? |
| Débit | Quel débit de liquide de refroidissement est nécessaire? |
| Diamètre intérieur | Le tuyau peut-il fournir le débit requis sans perte de pression excessive? |
| Pression | L'assemblage du tuyau satisfait-il aux conditions de pression requises? |
| Température | Le matériau couvre-t-il la plage de fonctionnement réelle? |
| Matériau | Le tuyau est-il compatible avec les exigences du liquide de refroidissement et du système? |
| Rayon de courbure | Le tuyau peut-il être acheminé dans l'espace disponible? |
| Connexions | Les raccords et les raccords UQD sont-ils compatibles? |
| Longueur | Le tuyau est-il assez long sans relâche excessive ? |
| Entretien | Les techniciens peuvent-ils accéder aux connexions et les entretenir? |
30. Erreurs de sélection du tuyau commun
Plusieurs erreurs peuvent être évitées en évaluant le système de refroidissement avant d'acheter le tuyau.
- Sélection du tuyau basé uniquement sur le diamètre de connexion
- Ignorer la perte de pression
- Ignorant la compatibilité du liquide de refroidissement
- Utilisation d'un rayon de virage inapproprié
- Choisir une longueur excessive du tuyau
- Ignorer la compatibilité des raccords
- Ne pas considérer l'accès à la maintenance
- Évaluation du tuyau mais pas de l'ensemble complet
D'autres exemples sont abordés dans:
Erreurs courantes lors de la sélection des centres de données AI pour le refroidissement liquide .
31. Comment le refroidissement liquide CJAN s'adapte aux applications du GPU AI
CJAN développe et fournit des solutions flexibles de tuyaux pour les applications de refroidissement liquide où la compatibilité des matériaux, les exigences en matière de débit, la performance en pression, la flexibilité d'acheminement et la configuration de raccordement doivent être considérées ensemble.
Les tuyaux de refroidissement liquides CJAN pertinents comprennent :
- Tuyau de refroidissement liquide LCH
- Tuyau de refroidissement liquide LCH-SD
- Tuyau de refroidissement liquide LCH-SDS
Le produit et la construction appropriés doivent être déterminés à partir des exigences réelles en matière de liquide de refroidissement, de pression, de température, de débit, de routage et de raccordement.
Voir l'aperçu de la demande:
CJAN Solutions de refroidissement liquide .
32. Le refroidissement par GPU AI nécessite une approche au niveau du système
Le tuyau de refroidissement doit être considéré avec la plaque froide, le collecteur, le CDU, les raccords et le liquide de refroidissement.
Le changement d'un élément peut influer sur les exigences des autres.
Par exemple, l'augmentation du débit de liquide de refroidissement requis peut influencer le diamètre du tuyau. Un diamètre plus grand peut affecter l'espace de routage. Un liquide de refroidissement différent peut affecter le choix du matériau.
C'est pourquoi la sélection des tuyaux est mieux traitée comme un exercice d'ingénierie que comme une simple recherche de produit.
33. Conclusion
Les tuyaux de refroidissement liquides jouent un rôle important dans la gestion thermique des serveurs GPU AI.
Le tuyau correct doit supporter le débit de liquide de refroidissement requis dans les conditions de pression et de température spécifiées. Il doit également être compatible avec le liquide de refroidissement et adapté à l'environnement physique d'installation.
Pour les serveurs GPU AI, les ingénieurs devraient évaluer:
- Compatibilité du liquide de refroidissement
- Débit requis
- Diamètre intérieur
- Perte de pression
- Pression nominale
- Température de fonctionnement
- Matériau du tuyau
- Renforcement
- Rayon de virage minimal
- Longueur du tuyau
- Compatibilité des raccords et des QUQD
- Accès à l'entretien
- Prescriptions relatives aux essais de montage
Dans une infrastructure AI haute densité, un tuyau de refroidissement fiable n'est pas simplement un tube flexible entre deux composants. Il fait partie de l'architecture hydraulique, mécanique et de service du système de refroidissement.
En savoir plus sur CJAN solutions de tuyau de refroidissement liquide .
