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Fortschrittliche Flüssigkeitskühlung für KI-Rechenzentren

Veröffentlicht am
1. November 2024

Beschleunigte Entwicklungszyklen durch synergetische Technologien

Durch die Kombination der Großserienfertigungskompetenz von Flex mit Die patentierte mikrokonvektive Kühltechnologie von JetCoolkönnen Hyperscaler fortschrittliche KI- und HPC-Systeme mit verkürzter Markteinführungszeit bereitstellen. Die Mikrojet-Technologie von JetCool nutzt auftreffende Mikrojets, um im Vergleich zur herkömmlichen Mikrokanalkühlung einen deutlich geringeren Wärmewiderstand zu erreichen.

JetCool mikrokonvektive Kühlarchitektur
JetCool Kühlplatte

Diese Innovation sorgt für eine bessere Wärmeableitung auf Chipebene, beschleunigt die Optimierung des Wärmemanagements und ermöglicht höhere Leistungsdichten. Die Integration der Mikrostrahlkühlung in die Systemdesigns des Flex reduziert Temperaturgradienten und unterstützt eine gleichmäßigere Wärmeverteilung über komplexe Siliziumarchitekturen hinweg.

Fortschrittliche Flüssigkeitskühlung verbessert die Wärmedichte

Die Direct-to-Chip-Flüssigkeitskühlungstechnologie (D2C) von JetCool unterscheidet sich von anderen Kühltechnologien durch ihre Fähigkeit, Wärmeflusskonzentrationen innerhalb der Chiparchitektur gezielt zu steuern.

Abbildung 1: Thermische Leistungsvorteile durch Reduzierung der Ausbreitung

Abbildung 1. Thermische Leistungsvorteile durch Reduzierung der Ausbreitung

Da die Chiparchitekturen immer komplexer werden, ist die Wärmestromverteilung tendenziell ungleichmäßiger geworden. Darüber hinaus hat sich die Chipverpackung weiterentwickelt und bevorzugt nun Kühllösungen, die direkt am Chip angebracht werden, und entfernt sich von integrierten Wärmeverteilern.

Selbst mit integrierten Wärmeverteilern können erhebliche Ungleichmäßigkeiten im Wärmefluss bestehen bleiben (z. B. AMD EPYC). Mithilfe der mikrokonvektiven Kühltechnologie von JetCool lassen sich Leistungssteigerungen durch gezielte Hotspots erzielen, die die Maximaltemperaturen senken (Abbildung 1).

Die Möglichkeit, die Wärmeübertragungsverteilung in der Kühllösung anzupassen, führt zu einer gleichmäßigeren Chiptemperatur, verringert die thermischen Spannungen im Chip und maximiert die Lebensdauer des Chips. Wichtig ist, dass die Möglichkeit, die Kühlkonfiguration innerhalb des Chips anzupassen, keine nativen Größenbeschränkungen hat und die Kühlung größerer Chips keine größeren Temperaturschwankungen oder Druckabfälle verursacht, wie dies bei konkurrierenden Technologien zu erwarten wäre.

Durch die Optimierung der Kühlkonfiguration mithilfe des mikrokonvektiven Kühlansatzes von JetCool und die Annäherung der Kühlung an den Chip wird nicht nur eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Chip erreicht; auch die Effizienz des Chips selbst wird verbessert.

Durch Verbesserung der Kühlung, indem man sie näher an den Chip bringt und die Wärmeübertragung auf die Bereiche des Siliziums mit dem höchsten Wärmefluss konzentriert, kann der zur Steigerung der Prozessorbetriebsfrequenz erforderliche Leistungsanstieg um 65% reduziert werden (Abbildung 2).

Das Produktportfolio von JetCool deckt alle aktuellen Herausforderungen der Chipkühlung ab, sowohl hinsichtlich der Gesamtleistung – heute werden Chipsätze mit mehr als 1500 W gekühlt – als auch hinsichtlich der erfolgreichen Beherrschung von Wärmeströmen von weit über 5 W/mm2. Diese Lösungen reichen von vollständig geschlossenen Kühlplatten, SmartPlates, die mit oder ohne Flächenvergrößerung betrieben werden, über unsere Direct-to-Die-Lösung bis hin zu SmartLids, die direkt am Chipgehäuse versiegelt werden und so eine noch bessere Kühlleistung erzielen.

Abbildung 2: Reduzierter Strombedarf zur Erhöhung der Prozessorbetriebsfrequenz

Abbildung 2. Reduzierter Strombedarf zur Erhöhung der Prozessorbetriebsfrequenz

JetCools Portfolio an Kühltechnologien bereitet Hyperscaler auf die Zukunft vor und ermöglicht rasant steigende Wärmelasten und Wärmestromstärken, ohne dass auf Zweiphasenkühlung zurückgegriffen werden muss. JetCool ermöglicht Chipsätze der nächsten Generation ohne Bedenken hinsichtlich transienter Vorgänge oder Cliff-Edge-Effekten wie kritischem Wärmestrom, die wichtige Probleme darstellen, die nur bei Zweiphasenkühlung auftreten.

Skalierbare flüssigkeitsgekühlte Racks für KI- und HPC-Workloads

Flüssigkeitsgekühlte modulare Computerplattform

Erfüllung aktueller und zukünftiger Energie- und Kühlungsanforderungen

Die Partnerschaft zwischen Flex und JetCool liefert leistungsstarke, flüssigkeitsgekühlte Racks, die bis zu 120 kW pro Rack unterstützen können, mit einem klaren Upgrade-Pfad auf 300 kW pro Rack, um rechenintensive KI- und HPC-Workloads der nächsten Generation zu bewältigen. Diese modulare Skalierbarkeit stellt sicher, dass Rechenzentren die Wärme- und Leistungsanforderungen der fortschrittlichsten KI-Systeme von heute, wie beispielsweise der NVIDIA NVL72, erfüllen können und gleichzeitig für zukünftige Hardwareversionen gerüstet sind.

JetCool 6U In-Rack CDU

JetCool bringt 6U-In-Rack-Coolant Distribution Unit (CDU) auf den Markt

JetCool präsentierte den neuen 6U-Rack-Kühlmittelverteilereinheit (CDU) auf dem OCP Global Summit 2024, das über 300 kW Kühlleistung pro Rack liefern soll. Diese hocheffiziente CDU-Architektur lässt sich nahtlos in hochdichte Racks integrieren und ermöglicht es Hyperscalern, den steigenden Anforderungen an das Wärmemanagement gerecht zu werden, ohne Kompromisse bei Energieeffizienz oder Wartungsfreundlichkeit eingehen zu müssen.

Optimiert für Leistung und Effizienz

Die Stromverteilungs- und Verwaltungslösungen von Flex ergänzen die Wärmetechnologien von JetCool und schaffen ein komplettes Rack-Level-System, das die Stromnutzung maximiert und Energieverluste minimiert.

JetCool

Die Energieverwaltungsinfrastruktur von Flex lässt sich nahtlos in die Kühltechnologie von JetCool integrieren und bietet eine präzise Energiezuweisung und überlegene Effizienz für Rechenumgebungen mit hoher Dichte.

Ein wesentlicher Vorteil des Flüssigkeitskühlsystems von JetCool ist der Verzicht auf Hochleistungslüfter, wodurch der parasitäre Stromverbrauch, der mit herkömmlichen luftgekühlten Designs einhergeht, deutlich reduziert wird. Dies führt zu erheblichen Energieeinsparungen und einer leiseren, effizienteren Rechenzentrumsumgebung. Die Innovationen von JetCool, die durch ARPA-E-Mittel unterstützt werden, stellen sicher, dass die Kühlung auch bei steigender Leistungsdichte kein Engpass mehr darstellt.