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Vor dem ersten offiziellen Tag der Konferenz am heutigen Montag gab es gestern bereits einige Tutorial-Sessions, die sich in zwei Themengebiete aufteilten: LLMs für die Entwicklung von Chips und Kühlung der immer leistungsfähigeren und leistungshungrigen Chips. NVIDIA setzt wegen der immer kürzeren Zeiträume zwischen den GPU-Generationen und den Vorteilen in der Effizienz bereits auf LLMs in der Chipentwicklung (siehe ChipNeMo). Dies ist für viele Aspekte in den EDA-Tools der entsprechenden Hersteller ebenfalls bereits üblich.
Eines kann die KI in der Chipentwicklung bislang nicht verhindern: CPUs, GPUs und KI-Beschleuniger weisen eine immer höhere Leistungsaufnahme auf und diese muss entsprechend wieder abgeführt werden. Bei 700 W und mehr pro Chip ist eine Wasserkühlung unabdingbar. Über die Vor- und Nachteile einer Warm- und Kaltwasserkühlung sowie den verschiedenen Konzepten, wo der Wärmeaustausch mit dem Wasser des Rechenzentraums stattfindet, lassen sich komplette Bücher schreiben.
Zur Hot Chips 2024 präsentierte Frore Systems, die schon mehrfach mit ihren AirJet-Modulen auf sich aufmerksam gemacht haben, seine Zukunftspläne hinsichtlich der Skalierung des Konzepts der Ultraschallkühlung. Bisher vorgestellten wurden die AirJet- und AirJet-Slim-Module, die zwischen 1,5 bis 4,5 W an Abwärme abführen können und dabei maximal 1 W verbrauchen. Keine beweglichen Teile, ein Frequenzbereich von etwa 24 kHz und damit ein für das menschliche Gehör lautloser Betrieb sind der Vorteil dieser Kühlung.
Anhand dieser Daten wird jedoch klar, dass selbst beim mehrfachen Einsatz eines AirJet-Moduls in einem System sich hier kaum mehr als 25 W abführen lassen und dazu schon ein Pak mit fünf AirJet-Modulen notwendig ist.
Offenbar hat Frore Systems Pläne für Anwendungen mit einer größeren Abwärme. Man wird dann aber auch auf ein anderes Medium wechseln müssen. Man arbeitet offenbar an einem LiquidJet für Datacenter-Anwendungen und ersetzt dabei die Luft als Kühlmittel durch Wasser, da Wasser eine deutlich höhere Wärmeaufnahmekapazität hat.
Ultraschall wird für den Transport der Flüssigkeit im LiquidJet allerdings nicht in Frage kommen und so sieht Frore mikro-elektromechanisches Systeme, kurz MEMS, vor. Diese sollen das Wasser dann mit ebenfalls 0,21 CFM (Cubic Feet pro Minute) pumpen und eine Abwärme von 2.200 W abführen können.
Weitere Details zum LiquidJet stehen noch aus und es ist schwer einzuschätzen, wie nahe Frore an einer tatsächlichen Umsetzung ist.
Phononic plant erneuten Anlauf mit Peltier-Elementen
Bei Phononic will man das Thema Peltier-Elemente zur Kühlung noch nicht aufgeben und das obwohl sich bisherige Konzepte und konkrete Produkte für die breite Masse nicht durchsetzen konnten. Intel versuchte über mehreren Generationen hinweg die Cryo Cooling Technology zumindest im High-End-Bereich zu etablieren. Wie Tests zum Beispiel der Cooler Master MasterLiquid ML360 Sub-Zero EVO zeigten, gibt es aber auch viele Nachteile einer solchen Lösung. So sorgt ein Peltier-Element zwar auf einer der beiden Seiten für niedrigen Temperaturen, dafür aber muss die abgewendete Leistung als Abwärme abgeführt werden – zusätzlich zur ohnehin vom Prozessor aufgewendeten Abwärme.
Phononic will dennoch mit einem solchen Ansatz versuchen, sieht das Potential aber vor allem darin, dass man dynamisch auf eventuelle Leistungs- und damit Temperaturspitzen reagieren kann.
Die Kühler sollen demnach die meiste Zeit als Standard-Luftkühler arbeiten und dann bei Bedarf das Peltier-Element zuschalten. Somit soll es den zu kühlenden Chips ermöglicht werden, ihre Leistung auch unter Volllast beizubehalten, bzw. sogar eine höhere Leistung zu erreichen.
Als Anwendungsbeispiel wird ein Standard-Desktop-Kühler gezeigt (Hex 2.0 CPU Cooler), der mit einem 92-mm-Lüfter und besagtem Peltier-Element ausgestattet ist. Die Abmessungen entsprechen denen eines typischer Tower-Kühlers, allerdings verrät Phononics nicht, welche Leistungsaufnahme das Peltier-Element hat. An der Seite ist nur ein 8-Pin-Anschluss sichtbar, der bis zu 150 W möglich macht.
Der Hex 2.0 wurde mit einem Ryzen 9950X bei 170 W getestet und soll im Vergleich zu typischen AiO- und Luftkühler-Konfigurationen eine bessere Kühlleistung pro Lüfterfläche aufweisen. Die Kühlleistung selbst soll in etwa mit der eines AiO-Kühlers mit 240-mm-Radiator vergleichbar sein.
Das Konzept soll nun auf Kühler für 1U- und 2U-Server angepasst werden und auch hier der immer höheren Abwärme der Chips im Datacenter-Bereich Rechnung tragen. Inwieweit die Nachteile des Peltier-Elements hier abgefedert werden, wird allerdings nicht deutlich.