Pusat data AI sering disamakan dengan "raksasa yang dahagakan kuasa" kerana proses pengkomputeran AI menggunakan sejumlah besar tenaga dan menghasilkan haba yang berterusan, yang seterusnya memerlukan sistem penyejukan yang menggunakan jumlah elektrik yang sama.
Perkembangan pesat model berskala besar dan penjanaan AI telah membawa kepada lonjakan prestasi cip dan integrasi yang lebih padat, mengakibatkan peningkatan eksponen dalam pelesapan haba per unit luas.
Walau bagaimanapun, kaedah penyejukan berasaskan kipas tradisional atau sinki haba tembaga luaran kini telah mencapai had fizikalnya dan tidak dapat memenuhi permintaan pelesapan haba berterusan. Oleh itu, sistem penyejukan dengan ketumpatan fluks haba yang sangat tinggi merupakan masalah teras yang menghalang pembangunan keupayaan pengkomputeran canggih.
Integrasi langsung ke dalam Silikon
Bagi menangani masalah ini, satu pasukan penyelidikan di Institut Sains dan Teknologi Lanjutan Korea (KAIST) telah menyelidiki teknologi pengurusan terma peringkat cip.
![]() |
Papan induk pelayan pusat data disejukkan dengan rendaman dalam cecair lengai. Sumber: Green Revolution Cooling. |
Ideanya adalah untuk mewujudkan sistem penyejukan cecair yang cekap yang terbenam terus di dalam cip, menawarkan penyelesaian yang baharu sepenuhnya.
Selepas satu tempoh penyelidikan, satu pasukan antara disiplin yang diketuai oleh Profesor Kim Sung-jin (Jabatan Kejuruteraan Mekanikal) dan Profesor Lee Ik-jin (Kecerdasan Buatan dan Pengkomputeran) telah mengatasi cabaran pelesapan haba untuk cip hiperloaded.
Secara khususnya, kelebihan praktikal terbesar teknologi ini ialah ia boleh menggunakan air bersih pada suhu bilik secara langsung sebagai penyejuk, sekali gus menurunkan suhu cip semikonduktor yang beroperasi di bawah beban tinggi dengan tepat tanpa bergantung pada air suhu rendah atau penyelesaian penyejukan khusus.
Menurut pasukan penyelidikan, kuncinya adalah untuk membenamkan saluran mikro secara langsung, dengan diameter yang jauh lebih kecil daripada sehelai rambut manusia, di dalam struktur silikon cip semikonduktor untuk membentuk keseluruhan yang bersatu.
Data ujian dunia sebenar menunjukkan bahawa walaupun di bawah keadaan penjanaan haba yang melampau sehingga 2000 W/cm², sistem penyejukan ini kekal stabil, mengekalkan suhu teras cip di bawah 100°C, memastikan peranti beroperasi pada kecekapan maksimum.
Struktur mikrosaluran manifold
Berbanding dengan teknologi penyejukan semasa, fokus inovasi penyelidikan ini terletak pada seni bina Manifold Mikrosaluran (MMC) terbenam dalam cip tersebut.
Dengan penyejukan mikrosaluran tradisional, penyejuk mesti mengalir secara berterusan dari satu hujung cip ke hujung yang lain. Jarak perjalanan yang terlalu jauh ini meningkatkan rintangan aliran dengan ketara.
![]() |
Model seni bina Manifold Mikrosaluran (MMC). Imej: KAIST. |
Untuk mengekalkan peredaran, sistem terpaksa menggunakan lebih banyak kuasa pam, mengakibatkan peningkatan penggunaan tenaga, pengurangan kecekapan pelesapan haba keseluruhan dan kos operasi jangka panjang yang lebih tinggi.
Sementara itu, struktur aliran MMC mentakrifkan semula logik peredaran ini sepenuhnya. Dengan mengagihkan penyejuk merentasi pelbagai salur masuk yang tersebar, melengkapkan proses pertukaran haba, dan kemudian segera mengumpulnya melalui pelbagai salur keluar, sistem ini mewujudkan rangkaian penyejukan berbilang titik dengan masa kitaran yang sangat singkat.
QQ menyamakan prinsip ini dengan rangkaian logistik. Menurut mereka, model lama adalah seperti mengangkut barang jarak jauh dalam satu laluan, dengan perjalanan panjang dan kerugian yang ketara. Sementara itu, MMC adalah seperti membina pusat pengedaran di seluruh rantau ini, memudahkan pertukaran haba di tapak.
Reka bentuk ini bukan sahaja meminimumkan geseran bendalir dan tekanan pam, tetapi juga memastikan pengagihan bendalir penyejuk yang sekata di seluruh ruang cip. Pelesapan haba setempat yang tidak sekata atau terlalu panas dihapuskan sepenuhnya, mencegah pendikitan atau kerosakan cip.
Tambahan pula, daripada cuba mengecilkan saiz saluran, para penyelidik secara bijak mengoptimumkan satu siri parameter teras seperti lebar, ketinggian, bilangan, susun atur saluran mikro dan kadar aliran.
Untuk menapis reka bentuk yang paling optimum, pasukan tersebut membina rangka kerja pengoptimuman berbilang kesetiaan. Pertama, saintis menggunakan model 1D berprestasi tinggi untuk menapis siri reka bentuk asas dengan pantas, menghapuskan struktur yang tidak cekap.
Seterusnya, pasukan tersebut, menggunakan teknologi simulasi 3D berketepatan tinggi, akan memperhalusi pilihan yang paling menjanjikan. Sistem ini mengoptimumkan tiga metrik teras secara serentak: prestasi terma, penurunan tekanan bendalir dan keseragaman suhu merentasi cip.
Hasilnya, pasukan penyelidikan telah mengatasi sepenuhnya masalah pengagihan bendalir yang tidak sekata, yang merupakan "tumit Achilles" bagi kajian MMC sebelumnya di seluruh dunia .
Semasa ujian, sistem penyejukan baharu mencapai pekali prestasi 106,000 COP, satu ukuran jumlah haba yang dikeluarkan bagi setiap unit tenaga yang digunakan.
Penyelidik mengatakan angka ini lebih 10 kali ganda lebih tinggi daripada rekod dunia sebelumnya, yang diterbitkan dalam jurnal Nature pada tahun 2020. Dalam erti kata lain, inovasi baharu ini mampu menyejukkan jumlah haba yang sama dengan hanya 1/10 tenaga yang diperlukan oleh teknologi penyejukan cip terbaik yang terdapat pada masa ini.
![]() |
Teknologi penyejukan baharu ini 10 kali lebih cekap daripada rekod dunia sebelumnya. Foto: KAIST. |
Hebatnya, prestasi luar biasa ini sepenuhnya bebas daripada proses pembuatan mewah atau bahan mahal. Suhu fabrikasi saluran mikro bersepadu adalah di bawah 350°C, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan barisan pengeluaran semikonduktor berskala besar (CMOS) semasa.
Ini menghapuskan keperluan kilang untuk mengubah suai atau membeli jentera yang mahal, sekali gus membuka pintu kepada pengkomersialan segera.
"Memandangkan prestasi cip AI terus meningkat dan teknologi pembungkusan elektronik canggih berulang, had kuasa perkakasan akan semakin dikekang oleh suhu."
"Teknologi penyejukan cecair berprestasi tinggi ini akan menjadi penyelesaian asas untuk sistem pengkomputeran masa hadapan, memecahkan kebuntuan dalam mengimbangi kuasa pengkomputeran dan penggunaan tenaga," tegas Profesor Kim Sung-jin.
Sumber: https://znews.vn/day-la-cong-nghe-lam-mat-chip-hieu-qua-gap-10-lan-post1661387.html













