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Flex liefert neue Lösungen zur Bewältigung von Strom-, Wärme- und Skalenproblemen im Zeitalter der künstlichen Intelligenz
1971 revolutionierte Intel die Welt mit der Einführung des ersten kommerziellen Mikroprozessors, dem „4004“. Dieser Chip verfügte über 2.300 Transistoren in einem 16-poligen DIL-Gehäuse und verbrauchte weniger als ein halbes Watt von seiner 15-V-Stromschiene. Er läutete den Beginn der modernen Ära des Massencomputers ein, obwohl er mit $60 nicht gerade billig war – das entspricht in heutigem Geld etwa $460.
Damals war den Prozessorentwicklern die Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Stromverbrauch klar, aber das thermische Design war kein Thema. Der IC erwärmte sich kaum, selbst wenn er mit seiner maximalen Taktfrequenz von 740 kHz voll ausgelastet war. Die Ingenieure machten sich auch keine Gedanken über die 5%-Toleranz der Stromschiene, und da der IC normalerweise nur 30 mA verbrauchte, war der Spannungsabfall entlang der Schienen vernachlässigbar. Dadurch konnte die einfache Stromquelle dort platziert werden, wo es am praktischsten war.
Vergleichen Sie dies mit den neuesten KI-orientierten Prozessoren wie dem Nvidia GB200 „Superchip“ mit über 200 Milliarden Transistoren und einer Spitzenleistung von über 2,5 kW bei einer Stromschiene unter 1 V, die Tausende von Ampere liefern muss. Jetzt ist die Fähigkeit, die Chiptemperatur mithilfe einer Kühlung innerhalb sicherer Grenzen zu halten, zu einem kritischen Faktor für Schlüsselfunktionen geworden. Rechenzentrum Metriken – Verarbeitungsleistung, Server-Footprint, Power Usage Effectiveness (PUE), Kosteneffizienz und Umweltauswirkungen. Darüber hinaus müssen Stromschienen bereitgestellt werden von hocheffiziente DC/DC-Wandler befindet sich direkt am Prozessor um Spannungsabfälle zu minimieren.
Bis zu einem bestimmten Leistungsniveau wird die von Prozessoren erzeugte Wärme normalerweise durch Druckluft abgeführt. Der Chip ist thermisch mit einer Wärmeverteilerplatte auf der Oberseite des IC verbunden, die wiederum entweder direkt oder über einfache Wärmerohre, die mit einem benachbarten Kühlkörper verbunden sind, an einen gerippten Kühlkörper angeschlossen ist. Der Luftstrom von Systemlüftern transportiert die Wärme dann ab, normalerweise in die Umgebung. Die Klimaanlage des Gebäudes entfernt diese Wärme dann aus der weiteren Umgebung, allerdings zu einem erheblichen Energieaufwand. Die für die Kühlung verwendete Energie wird in der PUE-Kennzahl widergespiegelt, die den gesamten Energieverbrauch geteilt durch die IT-Energie angibt, wobei ein Wert von 1,5 üblich ist. Viele Rechenzentren verbrauchen mittlerweile über 100 MWwird möglicherweise ein Drittel dieser Energie für die Kühlung verwendet, was enorme Kosten verursacht und erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt hat.
