با افزایش توان مصرفی تراشه‌های هوش مصنوعی نسل آینده، چالش دفع حرارت به یکی از گلوگاه‌های اصلی در مراکز داده تبدیل شده است. شرکت Frore Systems با معرفی فناوری نوآورانه LiquidJet Diamond، استفاده از خواص فیزیکی الماس را برای مدیریت چگالی حرارتی خیره‌کننده ۷۷۰ وات بر سانتی‌متر مربع در پردازنده‌هایی نظیر Nvidia Rubin عملیاتی کرده است.
معماری نوآورانه در دفع حرارت فوق‌متمرکز
پردازنده‌های هوش مصنوعی نسل جدید، به ویژه شتاب‌دهنده‌هایی با توان عملیاتی بالا مانند Nvidia Rubin، چالش‌های حرارتی بی‌سابقه‌ای را ایجاد کرده‌اند. در حالی که راهکارهای مرسوم مسی برای دفع حرارت به محدودیت‌های فیزیکی خود رسیده‌اند، Frore Systems از یک رویکرد چندلایه استفاده کرده است. قلب این فناوری، یک ساختار میکروسکوپی «جت-کانال» سه بعدی و بسیار کوتاه است که در کنار یک پخش‌کننده حرارتی (Heat Spreader) حاوی ویفرهای الماس قرار گرفته است.
الماس به عنوان یکی از رساناترین مواد در طبیعت (با رسانندگی حرارتی بیش از ۲۰ وات بر سانتی‌متر-کلوین در مقایسه با ۴ وات برای مس)، اجازه می‌دهد حرارت از داغ‌ترین نقاط (Hotspots) تراشه با سرعتی بسیار بالاتر به سیال خنک‌کننده منتقل شود. این معماری به صورت تخصصی برای نقشه‌برداری حرارتی هر پردازنده بهینه شده است.
تکنولوژی LiquidJet Diamond؛ فراتر از خنک‌کننده‌های مرسوم
تکنولوژی Frore Systems LiquidJet در نسخه الماس خود، چندین دستاورد مهندسی را همزمان محقق کرده است:
- کاهش دمای عملیاتی: گزارش‌ها حاکی از کاهش دمای GPU تا ۲۲ درجه سانتی‌گراد نسبت به خنک‌کننده‌های متداول است.
- بهره‌وری انرژی: بهبود ۳۰ تا ۳۵ درصدی در نرخ تولید توکن (AI tokens per watt) که مستقیماً به کاهش هزینه‌های عملیاتی سرورها منجر می‌شود.
- تحمل چگالی حرارتی: مدیریت نقاط داغ با چگالی ۷۷۰ وات بر سانتی‌متر مربع، که جهشی ۱۵۰ درصدی نسبت به راهکارهای استاندارد محسوب می‌شود.
مشخصات فنی کلیدی
- ماده رابط حرارتی: ویفرهای الماس تعبیه شده در بدنه Coldplate
- ساختار جریان: معماری میکروسکوپی چند مرحله‌ای سه بعدی (Multi-stage 3D short-loop)
- توان پردازنده هدف: تا ۲۳۰۰ وات برای شتاب‌دهنده‌هایی مانند Nvidia Rubin
- میزان کاهش دما: ۱۶ تا ۲۲ درجه سانتی‌گراد در بارهای کاری سنگین
اهمیت اقتصادی و عملیاتی در مراکز داده
در پاییز ۱۴۰۳، همزمان با پیشرفت‌های سریع در حوزه سخت‌افزار، مقیاس‌پذیری مراکز داده تنها به افزایش تعداد پردازنده‌ها محدود نمی‌شود، بلکه «کارایی حرارتی» به فاکتور تعیین‌کننده تبدیل شده است. استفاده از LiquidJet Diamond به دیتاسنترها این امکان را می‌دهد که با مدیریت بهتر حرارت، پایداری بیشتری در فرکانس‌های بوست تراشه‌ها ایجاد کنند. این فناوری قرار است در رویداد OCP Global Summit در مهر ۱۴۰۳ برای پردازنده ۲۳۰۰ واتی Nvidia Rubin به نمایش درآید.
نتیجه‌گیری
ترکیب مهندسی دقیق میکروسکانل‌ها با خواص رسانندگی الماس، راهکاری پیشرو برای عبور از محدودیت‌های ترمودینامیکی در سیستم‌های محاسباتی سنگین است. اگرچه Frore جزئیات نحوه تولید و اتصال ویفرهای الماس را فاش نکرده، اما نتایج شبیه‌سازی و تست‌های اولیه، نویدبخش دوران جدیدی در پایداری زیرساخت‌های ابری و هوش مصنوعی است.
