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隨著深度學(xué)習(xí)、仿真、BIM設(shè)計、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，需要強大的GPU算力解析。無論是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)計方向發(fā)展。熱流密度經(jīng)常達到傳統(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GPU顯卡，因此散熱問題非常突出。過去常用的散熱設(shè)計技術(shù)已經(jīng)無法滿足新系統(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)器都離不開風(fēng)扇的加持，今天我們就來解析一下熱虹吸管散熱技術(shù)。
目前市場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。工作過程如下：在散熱器底部，供熱系統(tǒng)通過熱媒管將殼體內(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)，熱量通過工質(zhì)的不斷循環(huán)相變由熱源傳遞至熱沉，達到供熱、加熱的目的。
1熱虹吸散熱在GPU工作站上的運用
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，鰭片溫度就越低。當(dāng)溫度降低至周圍空氣的溫度時，無論將鰭片做的多長，熱傳遞也不會繼續(xù)增加。
當(dāng)現(xiàn)代GPU計算功耗進入75至350瓦區(qū)間甚至更高時，熱設(shè)計工程師們轉(zhuǎn)而研發(fā)新的散熱方法。熱管本身并沒有增強散熱器的散熱能力。它的作用是同時利用熱傳導(dǎo)和熱對流，來實現(xiàn)遠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)，正常運行時熱管內(nèi)部的液體會沸騰，蒸汽通過蒸汽腔到達冷凝端，蒸汽變回液體后再通過管芯返回?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，同時也會在管芯內(nèi)變成蒸汽，導(dǎo)致其無法變回液體返回?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)計形成循環(huán)，把液體蒸發(fā)過程當(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。
一般來說，GPU內(nèi)部制冷劑會沸騰，向上流動到里面的冷凝端內(nèi)，變回液體并返回蒸發(fā)端。理論上有兩大優(yōu)勢：
1. 避免熱管干涸，可用于超頻超高性能芯片
2. 因為不需要水泵，所以可靠性優(yōu)于傳統(tǒng)一體式水冷
熱虹吸散熱現(xiàn)在最重要的一點是它的厚度將會從傳統(tǒng)的103毫米減少到僅僅30毫米（減到三分之一以下），外形相對小巧，不會損害性能。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，僅針對發(fā)熱量較大的GPU服務(wù)器。
敲黑板 敲黑板 敲黑板
劃重點－小藍用實驗數(shù)據(jù)來結(jié)束這次的重點。小藍測試的三種不同的英偉達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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