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一、课程介绍演讲与主题来自AMD的产品开发工程师Rajesh和Wiwynn的散热工程师Yuzhou Lin共同探讨高功率密度AI数据中心的Mega AALC高级辅助液体冷却解决方案。文档文本视频中英文版本已上传至星球见文末或https://t.zsxq.com/cEPqH或知识星球搜索星球号54295154二、数据中心发展趋势核心挑战AI芯片功率密度急剧攀升现有风冷基础设施已无法满足散热需求。液冷转型的瓶颈将商业数据中心全面转型为液冷需要3到6年时间进行场地准备、审批、设计和施工这与芯片技术快速迭代的节奏不匹配。AALC的价值AALC提供了一种过渡性液冷方案能利用现有数据中心的大量闲置机架空间加速AI机架的部署。三、机架功率密度与冷却技术1. 冷却趋势AI芯片热流密度AI芯片的热流密度已高达400 W/cm²正在逼近现有基础设施的极限迫使数据中心向100%液冷转型。机架功率密度飙升机架级功率密度从2024年的120-150 kW预计到2030年将超过1000 kW1兆瓦。液冷占比快速提升随着机架功率密度增长单机柜所需的液冷能力同步增加。预计到2027年液冷占比将接近98%最终走向100%液冷。2. 混合冷却技术两种主流混合冷却方案无需全面改造即可增强AI机架冷却。·RDHx后门热交换器一种混合冷却方式。·Sidecar侧挂式冷却另一种混合冷却方式。Sidecar的优势在相同热负载24 kW下Sidecar的功耗比RDHx低30%-40%效率更高可扩展性更强。原因两者在风扇效率和泵效率上存在差异。Mega AALC的设计方向为了进一步提升效率Mega AALC需要采用AC交流电供电的风扇和泵。应对未来高密度机架当机架功率密度从当前的80-120 kW提升到0.5兆瓦甚至1兆瓦时Mega AALC方案能更好地利用现有数据中心的空间。四、Mega Sidecar介绍1. 趋势与预测现有挑战在现有风冷数据中心部署AI机柜需解决配电布局、气流管理和集成限制等问题。Mega Sidecar方案为高功率AI机柜设计的冷却方案采用交流AC供电的风机与泵提升单机柜整体效率。当前功率密度单机柜功率密度约在80到120千瓦。AI芯片机柜TDP可达约500千瓦。乐高式模块化设计侧边冷却方案采用模块化设计换热器和泵组数量可按需增减以适应不同机柜功率密度。当前方案现有侧边冷却方案多为2个机柜宽度。未来演进到2027或2030年可能演进到10个机柜宽度的AALC部署。运营与物流以2柜宽或3柜宽的乐高式模块进行规划这些模块可按需倍数扩展。单相冷却Mega Sidecar为实现1兆瓦冷却未来配置可能需要超过10个机柜宽度。两相冷却Mega Sidecar通过应用两相冷却剂所需侧边宽度可能因设计而异。2. 设计特点1风扇与泵的选型设计现有方案当前多数AALC系统使用直流DC风扇和泵模块。优势可在数据中心快速部署无需额外控制模块易于与服务器系统管理集成简化机房电源设计。未来趋势对于即将到来的高功率AI机柜交流AC泵和风扇方案预计将成为主要选择。性能优势在同等占地空间下AC方案能提供更高的扬程和风压非常适合更高功率密度的AI机柜。HVDC方案高压直流HVDC风扇和泵模块仍将是未来AI机柜的可行选项。AC泵 vs DC泵·扬程AC泵 200 psidDC泵 100 psid。·最大流量AC泵 400-600 LPMDC泵 200-300 LPM。AC风扇 vs DC风扇·静压AC风扇 1800 PaDC风扇 1000-1200 Pa。·最大流量AC风扇 4000-6000 CFMDC风扇 1000-1500 CFM。·尺寸AC风扇 360 mmDC风扇 Φ200-240 mm。2风泵功率效率对比实验设置在2024年展示的实验中对风扇和泵使用不同电源进行对比。效率对比结果·60 kW热负载下AC风扇与泵同DC风扇与泵的pPUE几乎相同。·150 kW热负载下AC风扇与泵的pPUE是DC方案的0.9倍即AC方案显示出约10%的效率优势。结论对于即将到来的AI负载AC模块是Mega AALC的更好选择。3微级过滤冷板制造技术演进随着AI芯片发热量增加冷板制造技术向更小特征尺寸演进以实现更高效散热。·Skived Fin最小特征尺寸约150微米。·激光粉末床熔融最小特征尺寸100-150微米。·电化学增材制造最小特征尺寸可小于50微米。Mega AALC过滤器设计要求·颗粒尺寸过滤器截止尺寸必须不大于冷板翅片间隙的一半以阻挡潜在污染物。·过滤效率β值β值应尽可能高确保污染物在一个循环周期内被捕获。·长期可靠性高β值对于确保Mega AALC系统具备长期可靠性和持续稳定运行至关重要。4高可用性与维护性设计关键点构建AALC时需考虑以下三个关键点以实现高可用性·热插拔设计支持快速维护的风扇和泵模块可热插拔。·UPS系统与应急计划为备份电源提供不间断电源系统和应急计划。·冷却液监控系统用于检查冷却液状态确保系统可靠性。系统可用性参数·m任务成功所需单元数。·n在线活动单元总数n m 冗余数。·MTBF平均无故障时间需具备热插拔功能。·Mct平均纠正维护时间即服务停机时间。3. 测试指南与设备现有AALC产品测试结果常见AALC产品通常提供两类测试结果·热性能测试结果不同风量下热负载kW与逼近温度°C的关系。·液冷冷却液测试结果不同LPM/kW下流量LPM与压力PSI的关系。未来AI芯片冷却需求冷却需求将不限于1.5 LPM/kW建议测试要求高于此值。AALC验证测试计划为获得整体AALC性能提出以下三类测试·气流测试使用机架级风洞每10%占空比测量风扇墙性能。·热性能测试使用步入式环境试验箱模拟数据中心环境。·测试条件服务器入口液体温度35°C流量1.5 LPM/kW环境温度30°C。·PQ曲线测试使用可调阀门测试不同阻抗下的性能。测试目的这些测试共同帮助真实测试Mega AALC的工作包络线以应对AI负载。4. 现有数据中心的物流规划物流关键性当扩展到整机柜系统或模块系统时物流变得至关重要。包装要求需要更坚固的木质包装和防震托盘。部署协助在数据中心内部署时需要相应协助以支持Mega AALC的部署。楼层承重限制需考虑数据中心楼层承重限制设计值需低于1600 kg/m²。设计考量未来Mega AALC设计需始终考虑这些物流因素。五、行动倡议参与邀请邀请解决方案提供商和客户参与共同定义指南并推动能力提升。六、知识小结型号功能亮点技术参数适用场景竞品对比Mega ALC空气-液体冷却从低功率密度向高功率密度机架过渡的解决方案采用AC供电风扇和AC泵效率提升30%-40%当前机架功率密度120-150 kW/rack → 未来3-5年1 MW/rackTDP高达400 W/cm²高功率密度AI数据中心现有数据中心空间利用空置机架空间填充与混合冷却radiator/侧车对比AC泵风扇效率比DC泵风扇高10%150 kW时Mega ALC乐高模块化设计模块化可扩展设计2-3机架宽度模块可倍增支持半兆瓦到1兆瓦机架功率密度半兆瓦机架3-4个热交换器1兆瓦机架20个热交换器未来2027-2030扩展到10机架宽度现有数据中心升级适应快速变化的机架功率密度需求传统侧车方案2机架宽度固定Mega ALC灵活增减热交换器和泵机架Mega ALCAC模块AC泵和AC风扇提供更高功率密度和性能支持未来AI芯片更高TDP冷却液需求1.5 LPM/kW过滤器精度≤25微米CDP冷却液分配板压降550微米下一代AI芯片更高TDP需要更高可靠性和持续服务的数据中心DC模块达到极限AC模块在相同占地面积下提供更高性能Mega ALC设计关键点高可维护性热插拔风扇/泵模块UPS电源交互冷却液监控系统气流测试机架级风洞热测试工作腔模拟数据中心条件PQ曲线可调阀门测试不同阻抗最小化停机时间确保长期可靠性传统方案缺乏模块化热插拔和实时监控对比维度传统方案Mega ALC方案优势时间线数据中心建设需3-6年场地准备、设计、审批、施工利用现有空间快速部署模块化与芯片技术迭代同步功率密度当前80-120 kW/rack未来0.5-1 MW/rack提升5-10倍冷却效率混合冷却80%液冷20%风冷98%-100%液冷消除效率差距电源效率DC泵风扇效率较低AC泵风扇效率高10%降低功耗可扩展性固定2机架宽度乐高模块化2-3机架模块可倍增灵活适应需求变化维护性传统维护方式热插拔模块实时监控减少停机时间ketnoye演讲视频中文字幕已上传至星球 高功率密度AI数据中心的Mega AALC（高级辅助液体冷却）解决方案
一、课程介绍演讲与主题来自AMD的产品开发工程师Rajesh和Wiwynn的散热工程师Yuzhou Lin共同探讨高功率密度AI数据中心的Mega AALC高级辅助液体冷却解决方案。文档文本视频中英文版本已上传至星球见文末或https://t.zsxq.com/cEPqH或知识星球搜索星球号54295154二、数据中心发展趋势核心挑战AI芯片功率密度急剧攀升现有风冷基础设施已无法满足散热需求。液冷转型的瓶颈将商业数据中心全面转型为液冷需要3到6年时间进行场地准备、审批、设计和施工这与芯片技术快速迭代的节奏不匹配。AALC的价值AALC提供了一种过渡性液冷方案能利用现有数据中心的大量闲置机架空间加速AI机架的部署。三、机架功率密度与冷却技术1. 冷却趋势AI芯片热流密度AI芯片的热流密度已高达400 W/cm²正在逼近现有基础设施的极限迫使数据中心向100%液冷转型。机架功率密度飙升机架级功率密度从2024年的120-150 kW预计到2030年将超过1000 kW1兆瓦。液冷占比快速提升随着机架功率密度增长单机柜所需的液冷能力同步增加。预计到2027年液冷占比将接近98%最终走向100%液冷。2. 混合冷却技术两种主流混合冷却方案无需全面改造即可增强AI机架冷却。·RDHx后门热交换器一种混合冷却方式。·Sidecar侧挂式冷却另一种混合冷却方式。Sidecar的优势在相同热负载24 kW下Sidecar的功耗比RDHx低30%-40%效率更高可扩展性更强。原因两者在风扇效率和泵效率上存在差异。Mega AALC的设计方向为了进一步提升效率Mega AALC需要采用AC交流电供电的风扇和泵。应对未来高密度机架当机架功率密度从当前的80-120 kW提升到0.5兆瓦甚至1兆瓦时Mega AALC方案能更好地利用现有数据中心的空间。四、Mega Sidecar介绍1. 趋势与预测现有挑战在现有风冷数据中心部署AI机柜需解决配电布局、气流管理和集成限制等问题。Mega Sidecar方案为高功率AI机柜设计的冷却方案采用交流AC供电的风机与泵提升单机柜整体效率。当前功率密度单机柜功率密度约在80到120千瓦。AI芯片机柜TDP可达约500千瓦。乐高式模块化设计侧边冷却方案采用模块化设计换热器和泵组数量可按需增减以适应不同机柜功率密度。当前方案现有侧边冷却方案多为2个机柜宽度。未来演进到2027或2030年可能演进到10个机柜宽度的AALC部署。运营与物流以2柜宽或3柜宽的乐高式模块进行规划这些模块可按需倍数扩展。单相冷却Mega Sidecar为实现1兆瓦冷却未来配置可能需要超过10个机柜宽度。两相冷却Mega Sidecar通过应用两相冷却剂所需侧边宽度可能因设计而异。2. 设计特点1风扇与泵的选型设计现有方案当前多数AALC系统使用直流DC风扇和泵模块。优势可在数据中心快速部署无需额外控制模块易于与服务器系统管理集成简化机房电源设计。未来趋势对于即将到来的高功率AI机柜交流AC泵和风扇方案预计将成为主要选择。性能优势在同等占地空间下AC方案能提供更高的扬程和风压非常适合更高功率密度的AI机柜。HVDC方案高压直流HVDC风扇和泵模块仍将是未来AI机柜的可行选项。AC泵 vs DC泵·扬程AC泵 200 psidDC泵 100 psid。·最大流量AC泵 400-600 LPMDC泵 200-300 LPM。AC风扇 vs DC风扇·静压AC风扇 1800 PaDC风扇 1000-1200 Pa。·最大流量AC风扇 4000-6000 CFMDC风扇 1000-1500 CFM。·尺寸AC风扇 360 mmDC风扇 Φ200-240 mm。2风泵功率效率对比实验设置在2024年展示的实验中对风扇和泵使用不同电源进行对比。效率对比结果·60 kW热负载下AC风扇与泵同DC风扇与泵的pPUE几乎相同。·150 kW热负载下AC风扇与泵的pPUE是DC方案的0.9倍即AC方案显示出约10%的效率优势。结论对于即将到来的AI负载AC模块是Mega AALC的更好选择。3微级过滤冷板制造技术演进随着AI芯片发热量增加冷板制造技术向更小特征尺寸演进以实现更高效散热。·Skived Fin最小特征尺寸约150微米。·激光粉末床熔融最小特征尺寸100-150微米。·电化学增材制造最小特征尺寸可小于50微米。Mega AALC过滤器设计要求·颗粒尺寸过滤器截止尺寸必须不大于冷板翅片间隙的一半以阻挡潜在污染物。·过滤效率β值β值应尽可能高确保污染物在一个循环周期内被捕获。·长期可靠性高β值对于确保Mega AALC系统具备长期可靠性和持续稳定运行至关重要。4高可用性与维护性设计关键点构建AALC时需考虑以下三个关键点以实现高可用性·热插拔设计支持快速维护的风扇和泵模块可热插拔。·UPS系统与应急计划为备份电源提供不间断电源系统和应急计划。·冷却液监控系统用于检查冷却液状态确保系统可靠性。系统可用性参数·m任务成功所需单元数。·n在线活动单元总数n m 冗余数。·MTBF平均无故障时间需具备热插拔功能。·Mct平均纠正维护时间即服务停机时间。3. 测试指南与设备现有AALC产品测试结果常见AALC产品通常提供两类测试结果·热性能测试结果不同风量下热负载kW与逼近温度°C的关系。·液冷冷却液测试结果不同LPM/kW下流量LPM与压力PSI的关系。未来AI芯片冷却需求冷却需求将不限于1.5 LPM/kW建议测试要求高于此值。AALC验证测试计划为获得整体AALC性能提出以下三类测试·气流测试使用机架级风洞每10%占空比测量风扇墙性能。·热性能测试使用步入式环境试验箱模拟数据中心环境。·测试条件服务器入口液体温度35°C流量1.5 LPM/kW环境温度30°C。·PQ曲线测试使用可调阀门测试不同阻抗下的性能。测试目的这些测试共同帮助真实测试Mega AALC的工作包络线以应对AI负载。4. 现有数据中心的物流规划物流关键性当扩展到整机柜系统或模块系统时物流变得至关重要。包装要求需要更坚固的木质包装和防震托盘。部署协助在数据中心内部署时需要相应协助以支持Mega AALC的部署。楼层承重限制需考虑数据中心楼层承重限制设计值需低于1600 kg/m²。设计考量未来Mega AALC设计需始终考虑这些物流因素。五、行动倡议参与邀请邀请解决方案提供商和客户参与共同定义指南并推动能力提升。六、知识小结型号功能亮点技术参数适用场景竞品对比Mega ALC空气-液体冷却从低功率密度向高功率密度机架过渡的解决方案采用AC供电风扇和AC泵效率提升30%-40%当前机架功率密度120-150 kW/rack → 未来3-5年1 MW/rackTDP高达400 W/cm²高功率密度AI数据中心现有数据中心空间利用空置机架空间填充与混合冷却radiator/侧车对比AC泵风扇效率比DC泵风扇高10%150 kW时Mega ALC乐高模块化设计模块化可扩展设计2-3机架宽度模块可倍增支持半兆瓦到1兆瓦机架功率密度半兆瓦机架3-4个热交换器1兆瓦机架20个热交换器未来2027-2030扩展到10机架宽度现有数据中心升级适应快速变化的机架功率密度需求传统侧车方案2机架宽度固定Mega ALC灵活增减热交换器和泵机架Mega ALCAC模块AC泵和AC风扇提供更高功率密度和性能支持未来AI芯片更高TDP冷却液需求1.5 LPM/kW过滤器精度≤25微米CDP冷却液分配板压降550微米下一代AI芯片更高TDP需要更高可靠性和持续服务的数据中心DC模块达到极限AC模块在相同占地面积下提供更高性能Mega ALC设计关键点高可维护性热插拔风扇/泵模块UPS电源交互冷却液监控系统气流测试机架级风洞热测试工作腔模拟数据中心条件PQ曲线可调阀门测试不同阻抗最小化停机时间确保长期可靠性传统方案缺乏模块化热插拔和实时监控对比维度传统方案Mega ALC方案优势时间线数据中心建设需3-6年场地准备、设计、审批、施工利用现有空间快速部署模块化与芯片技术迭代同步功率密度当前80-120 kW/rack未来0.5-1 MW/rack提升5-10倍冷却效率混合冷却80%液冷20%风冷98%-100%液冷消除效率差距电源效率DC泵风扇效率较低AC泵风扇效率高10%降低功耗可扩展性固定2机架宽度乐高模块化2-3机架模块可倍增灵活适应需求变化维护性传统维护方式热插拔模块实时监控减少停机时间ketnoye演讲视频中文字幕已上传至星球