隨著人工智能（AI）技術(shù)的飛速發(fā)展，其對(duì)計(jì)算能力的需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，這使得數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算（HPC）設(shè)施面臨著前所未有的散熱挑戰(zhàn)。AI應(yīng)用的復(fù)雜性和多樣性導(dǎo)致了動(dòng)態(tài)且不均勻的熱特性，傳統(tǒng)的單一冷卻方式已難以滿足其需求。在這種背景下，混合冷卻系統(tǒng)作為一種動(dòng)態(tài)冷卻解決方案，憑借其靈活性、高效性和適應(yīng)性，逐漸成為滿足AI不斷變化熱需求的理想選擇。

人工智能的熱管理挑戰(zhàn)

人工智能的訓(xùn)練和推理過程需要大量的計(jì)算資源，尤其是深度學(xué)習(xí)模型，其訓(xùn)練過程可能涉及數(shù)百萬甚至數(shù)十億個(gè)參數(shù)的優(yōu)化。這些計(jì)算任務(wù)通常在高性能的GPU或?qū)Ｓ肁I芯片上運(yùn)行，這些芯片在高負(fù)載下會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。例如，Nvidia的某些高性能芯片可以在一個(gè)機(jī)架中提供高達(dá)138千瓦的功率，僅靠空氣冷卻已無法滿足其散熱需求。此外，AI工作負(fù)載的動(dòng)態(tài)性意味著其熱產(chǎn)生模式會(huì)隨著任務(wù)的不同而變化，這進(jìn)一步增加了散熱的復(fù)雜性。

混合冷卻系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

混合冷卻系統(tǒng)結(jié)合了多種冷卻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，以應(yīng)對(duì)AI的復(fù)雜熱需求。常見的混合冷卻技術(shù)包括風(fēng)冷、液冷和自然冷卻的組合。例如，維諦技術(shù)（Vertiv）推出的360AI混合制冷方案，通過“風(fēng)冷+液冷+自然冷”的組合，覆蓋從服務(wù)器到房間、再到戶外的全鏈路制冷路徑。這種混合系統(tǒng)可以根據(jù)AI工作負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化靈活調(diào)整冷卻策略，確保在需要的地方實(shí)現(xiàn)高效、針對(duì)性的冷卻。

靈活性

混合冷卻系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的工作負(fù)載和環(huán)境條件靈活調(diào)整冷卻方式。例如，在低負(fù)載或環(huán)境溫度較低時(shí)，可以主要依賴風(fēng)冷或自然冷卻；而在高負(fù)載或高溫環(huán)境下，則可以通過液冷提供更強(qiáng)大的散熱能力。這種靈活性使得混合冷卻系統(tǒng)能夠適應(yīng)AI應(yīng)用的動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)優(yōu)化能效。

高效性

液冷技術(shù)在熱傳遞方面比傳統(tǒng)空氣冷卻更有效，能夠快速將熱量從熱源傳遞到冷卻液中。例如，冷板液冷和浸沒式液冷等液冷方案可以精準(zhǔn)應(yīng)對(duì)AI計(jì)算核心的熱源問題。此外，混合冷卻系統(tǒng)還可以通過智能控制算法，根據(jù)實(shí)時(shí)熱需求動(dòng)態(tài)分配冷卻資源，進(jìn)一步提高冷卻效率。

適應(yīng)性

混合冷卻系統(tǒng)不僅能夠適應(yīng)不同的工作負(fù)載，還可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境條件進(jìn)行定制。例如，一些混合冷卻系統(tǒng)可以捕獲并再利用AI硬件產(chǎn)生的廢熱，將其用于加熱辦公空間或提供熱水，從而提高整體能效和可持續(xù)性。此外，混合冷卻系統(tǒng)還可以減少對(duì)國(guó)家電網(wǎng)的影響，降低運(yùn)營(yíng)成本。

混合冷卻系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

液冷技術(shù)

液冷技術(shù)是混合冷卻系統(tǒng)的核心組成部分之一，主要包括冷板液冷和浸沒式液冷。冷板液冷通過在芯片或模塊上安裝冷板，將熱量直接傳遞到冷卻液中。浸沒式液冷則是將整個(gè)計(jì)算模塊浸沒在冷卻液中，通過液體的對(duì)流和傳導(dǎo)將熱量帶走。液冷技術(shù)具有高熱傳遞效率和低熱阻的特點(diǎn)，能夠有效應(yīng)對(duì)AI芯片的高熱密度問題。

風(fēng)冷技術(shù)

風(fēng)冷技術(shù)在混合冷卻系統(tǒng)中仍然發(fā)揮著重要作用，尤其是在低負(fù)載或輔助散熱場(chǎng)景中。全變頻風(fēng)冷氟泵解決方案可以滿足房間級(jí)遠(yuǎn)端制冷和列間級(jí)近端制冷等不同需求。通過“預(yù)冷+補(bǔ)冷”的混動(dòng)雙擎技術(shù)，風(fēng)冷系統(tǒng)可以釋放自然冷源的價(jià)值，提升系統(tǒng)能效。

智能控制算法

混合冷卻系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵組成部分是智能控制算法。通過利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，智能控制算法可以根據(jù)實(shí)時(shí)熱需求動(dòng)態(tài)調(diào)整冷卻資源的分配。例如，AI算法可以預(yù)測(cè)AI工作負(fù)載的變化趨勢(shì)，并提前調(diào)整冷卻策略，以確保系統(tǒng)在高效運(yùn)行的同時(shí)，避免過度冷卻或冷卻不足。

混合冷卻系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展，混合冷卻系統(tǒng)也在不斷創(chuàng)新和優(yōu)化。例如，佐治亞理工提出了一種將芯片本身轉(zhuǎn)化為冷卻結(jié)構(gòu)的方法。通過在芯片上構(gòu)建微鰭片散熱器和硅柱液冷路徑，這種設(shè)計(jì)可以將冷卻能力提高到300W/cm2。此外，混合鍵合技術(shù)和背面供電網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)，這些技術(shù)不僅可以提高散熱效率，還可以降低熱應(yīng)力導(dǎo)致的裂紋風(fēng)險(xiǎn)。

混合冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用案例

混合冷卻系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。例如，維諦技術(shù)（Vertiv）的CoolLoop Trim Cooler是一種節(jié)能且節(jié)省空間的解決方案，旨在應(yīng)對(duì)人工智能和高性能計(jì)算應(yīng)用中常見的水溫波動(dòng)。該系統(tǒng)支持高達(dá)40°C的供水溫度波動(dòng)和在45°C下的冷板功能。此外，三星在CES 2025上推出了一款集成“AI混合冷卻技術(shù)”的冰箱。這款冰箱通過結(jié)合傳統(tǒng)的壓縮機(jī)和帕爾貼模塊，實(shí)現(xiàn)了智能化的溫控系統(tǒng)。在AI工作負(fù)載較高的情況下，帕爾貼模塊會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，迅速降低內(nèi)部溫度。這種混合冷卻技術(shù)不僅提高了冰箱的能效，還增加了內(nèi)部可用空間。

總結(jié)

混合冷卻系統(tǒng)作為一種動(dòng)態(tài)冷卻解決方案，憑借其靈活性、高效性和適應(yīng)性，能夠有效滿足人工智能不斷變化的熱需求。通過結(jié)合液冷、風(fēng)冷和自然冷卻等多種技術(shù)，混合冷卻系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)時(shí)熱需求動(dòng)態(tài)調(diào)整冷卻策略，確保系統(tǒng)在高效運(yùn)行的同時(shí)，優(yōu)化能效和成本。隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展，混合冷卻系統(tǒng)將繼續(xù)創(chuàng)新和優(yōu)化，為人工智能的未來發(fā)展提供可靠的熱管理支持。

生成海報(bào)

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請(qǐng)進(jìn)一步核實(shí)，并對(duì)任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對(duì)有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實(shí)情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。