NVIDIA steigert den Einsatz von Flüssigkeitskühlung bis 2025 auf über 20 %

 

Die Durchdringungsrate von Flüssigkeitskühlungslösungen wird voraussichtlich deutlich zunehmen und von rund 10 % im Jahr 2024 auf über 20 % im Jahr 2025 steigen. Laut der neuesten TrendForce-Umfrage wird die Blackwell-Plattform von NVIDIA voraussichtlich im vierten Quartal ausgeliefert, was den Markt ankurbeln wird Einführung von Flüssigkeitskühlungslösungen. Das wachsende weltweite Bewusstsein für ESG, gepaart mit der beschleunigten Bereitstellung von KI-Servern durch CSPs, erleichtert den Wechsel von der Luftkühlung zur Flüssigkeitskühlung.

 

 

Auf dem globalen Markt für KI-Server bleibt NVIDIA in diesem Jahr der dominierende Anbieter. Im Segment der GPU-KI-Server liegt NVIDIA mit einem Marktanteil von fast 90 % an der Spitze, während AMD mit etwa 8 % zurückliegt. TrendForce weist darauf hin, dass die Blackwell-Auslieferungen von NVIDIA aufgrund laufender Lieferkettentests zwar derzeit gering sind, der hohe Energieverbrauch der neuen Plattform – insbesondere der GB200-Rack-Lösung – jedoch eine verbesserte Kühleffizienz erfordert, was wahrscheinlich zu einer zunehmenden Verbreitung von Flüssigkeitskühlungen führt. Allerdings stellt das niedrige Flüssigkeitskühlungsverhältnis des bestehenden Server-Ökosystems eine Herausforderung dar, da ODMs eine Lernkurve durchlaufen müssen, um Probleme mit Leckagen und Kühleffizienz effektiv anzugehen. TrendForce geht davon aus, dass bis 2025 über 80 % der GPUs auf der Blackwell-Plattform High-End-GPUs sein werden, was Stromversorgungs- und Kühlungsunternehmen dazu veranlassen wird, auf dem Markt für KI-Flüssigkeitskühlungen zu konkurrieren, was zu einer neuen Branchendynamik führt.

 

 

I Google erweitert seine Flüssigkeitskühlungslösungen aggressiv

 

In den letzten Jahren haben große US-Cloud-Unternehmen wie Google, AWS und Microsoft schnell KI-Server gebaut, die hauptsächlich auf NVIDIA-GPUs und proprietären ASICs basieren. TrendForce berichtet, dass das GB200 NVL72-Gehäuse von NVIDIA eine Thermal Design Power (TDP) von etwa 140 kW hat, was eine Flüssigkeitskühlungslösung, überwiegend Flüssigkeit-Luft (L2A), erfordert. Andere Architekturen wie HGX- und MGX-Blackwell-Server nutzen aufgrund der geringeren Dichte hauptsächlich Luftkühlung.

 

Für Cloud-Unternehmen, die ihre KI-ASICs entwickeln, hat Googles TPU sowohl Luft- als auch Flüssigkeitskühlungslösungen übernommen und ist damit unter US-Unternehmen führend im Bereich Flüssigkeitskühlung. BOYD und Cooler Master sind wichtige Lieferanten von Kühlplatten. Chinas Alibaba ist beim Ausbau flüssigkeitsgekühlter Rechenzentren am aggressivsten, während andere Cloud-Unternehmen weiterhin Luftkühlung für ihre KI-ASICs bevorzugen.

 

TrendForce gibt an, dass Cloud-Unternehmen wichtige Komponentenlieferanten für die Flüssigkeitskühlungslösung des GB200-Gehäuses festlegen werden. Zu den Hauptlieferanten für Kühlplatten gehören Qihong und Cooler Master, während Verteiler von Cooler Master und Shuanghong stammen und Kühlmittelverteilungseinheiten (CDUs) von Vertiv und Delta geliefert werden. Die Beschaffung wichtiger leckagesicherer Komponenten wie Schnellkupplungen (QDs) wird weiterhin von ausländischen Herstellern wie CPC, Parker Hannifin, Danfoss und Staubli dominiert.

 

▲ AI-Server-Schlüsselkomponentenlieferanten für Flüssigkeitskühlungslösungen

 

 

II Wie bekämpft man die Überhitzung des KI-Chips? Entdecken Sie 3 Methoden zur Serverkühlung

 

Bevor wir uns eingehender mit dem Kühlwettbewerb befassen, ist es wichtig, die primären Kühlmethoden zu verstehen, die in drei Typen eingeteilt werden können: Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und Tauchkühlung.

 

1. Luftkühlung: Immer noch sehr gefragt

Luftkühlung ist die am weitesten verbreitete Kühlmethode in Rechenzentren und Serverräumen von Unternehmen, vergleichbar mit der Bereitstellung kühler Luft für Server über Lüfter, Kühlkörper und Heatpipes. Um eine optimale Kühlleistung zu erreichen, ist fortschrittliche Luftkühlungstechnologie wie Dampfkammern (3D VC) in Kombination mit Heatpipes und zahlreichen Lüftern erforderlich. Während ein erhöhter Luftstrom und eine erhöhte Geschwindigkeit die Wärmekonvektion verbessern, können übermäßige Geräusche und Vibrationen jedoch negative Auswirkungen auf die Serverumgebung haben. Laut Wu Junying, stellvertretender Geschäftsführer, besteht nach wie vor eine große Marktnachfrage nach Luftkühlung, da H100-Chips ausreichend mit Luft gekühlt werden können. Mit der Auslieferung der Chips der GB-Serie wird sich jedoch die Einführung von Flüssigkeitskühlungen beschleunigen.

 

2. Flüssigkeitskühlung: Der von allen Anbietern verfolgte Hauptmarkt

Die Flüssigkeitskühlung, auch als direkte Flüssigkeitskühlung (DLC) bekannt, kann weiter in Flüssigkeit-zu-Luft und Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit unterteilt werden.

Liquid-to-Air: Bei dieser Methode werden Wasserkühlrohre verwendet, um die Wärme von den Chips abzuleiten, wobei das erhitzte Wasser zu Ventilatoren an der Rückseite des Gehäuses geleitet wird, um die Wärme abzuleiten. Die Flüssigkeits-Luft-Kühlung ist eine Reaktion auf die physikalischen Grenzen der Luftkühlung in bestehenden Rechenzentren, da sie nur minimale Änderungen an der Infrastruktur des Serverraums erfordert – allein der Einbau einer Lüfter-Hintertür kann die Kühlung verbessern. Derzeit nutzen etwa 60-70 % der Rechenzentren noch diese Kühlmethode. Obwohl Flüssigkeit-zu-Luft eine praktikable Lösung ist, ist sie nicht optimal; Durch die zusätzliche Ventilatorwand kann der Geräuschpegel auf 90-100 Dezibel ansteigen (das entspricht etwa 80 Dezibel auf einer belebten Straße), was es für das Personal schwierig macht, längere Zeit im Raum zu arbeiten.

 

Liquid-to-Liquid: Bei dieser Methode werden versiegelte, mit Kühlmittel gefüllte Rohrleitungen um die wärmeerzeugenden Komponenten des Servers gelegt. Die Wärme wird durch Thermokupferbleche an das Kühlmittel übertragen, wodurch ein Kreislauf aus heißem und kaltem Flüssigkeitsaustausch ermöglicht wird. Im Gegensatz zu Liquid-to-Air sind bei dieser Methode keine Lüfterwände hinter den Serverschränken erforderlich, was die Raumausnutzung deutlich verbessert und den Geräuschpegel reduziert. NVIDIAs High-End-GB200 NB072 nutzt Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Kühlung.

 

3. Immersionskühlung: Der heilige Gral der Kühlung der Zukunft?

Bei der Immersionskühlung werden ganze Server in eine nicht leitende Flüssigkeit getaucht, ähnlich einem heißen Bad, wodurch nicht nur Chips, sondern auch CPUs, Speicher und andere elektronische Komponenten in Servern effektiv gekühlt werden. Allerdings stellen Probleme wie Umweltbedenken im Zusammenhang mit Immersionsflüssigkeiten, die langfristigen Auswirkungen auf elektronische Komponenten und die laufende Wartung erhebliche Herausforderungen dar. Rechenzentren, die Immersionslösungen in Betracht ziehen, müssen auch die strukturelle Integrität der Gebäudeböden und der zugrunde liegenden Infrastruktur für Elektro- und Wassersysteme bewerten. Die Implementierung der Immersionskühlung erfordert eine umfassende Neugestaltung der Anlage, was zu erheblichen Kosten führt.