生成型AIとEVバッテリー:なぜ液冷なのか?
高性能 な人工知能(AI) や 電気自動車(EV)のバッテリー などの進歩するテクノロジーは、より多くの電力を消費します。電力が多ければ多いほど廃熱が発生するため、ジェネレーティブAIやEVバッテリーのイノベーターは液体冷却に移行しています。ここでは、液冷がこの会話の基本的な部分である理由を探ります。
空気と液体の熱容量
最も基本的なレベルでは、液体冷却は空冷よりも熱を吸収する能力(Cp)が高くなります。熱容量は、質量(グラム)を特定の温度(ケルビン/摂氏)に増加させるのに必要なエネルギー(ジュール)の量を測定します。室温で:
水は空気の4倍のエネルギーを吸収して、同じ温度を上昇させます。
Cp空気 = 1.0035 J/gK
Cp水 = 4.1813 J/gK
Cpエチレングリコール= 2.36 J / gK
Cpプロピレングリコール=2.5J/gK
より高い熱容量=より効率的で、より大容量の冷却。
空気と液体の密度
液体は空気よりもはるかに密度が高いです。密度が高いということは、定義された体積に空気質量よりも多くの液体質量が存在することを意味します。空気と水の密度(ρ)を比較すると、水の密度は空気よりも桁違いに高いことがわかります。
水は同じ空間に829倍の空気の質量を持っています! 別の見方をすれば、1cm³の水と同じ重さの829cm³の空気が必要になります。 これは、12オンスのアルミ缶9個と同じ重さのゲームサイコロのようなものです。
密度空気= 0.001204 g / cm³
密度水= 0.9982067 g / cm³
より高い熱容量と密度が連携して機能します
液体冷却のエッジは、その高い熱容量や密度が独立して来るわけではありません。これら2つの特性を組み合わせることで、液体は強力な冷却ソリューションになります。
ほとんどのアプリケーションは、冷却に使用できるスペースの量によって制限されます。次に例を示します。
比較するために体積を一定に保ちます。簡単にするために100cm³があると仮定します。
- 100cm³では、0.12gの空気または99.8gの水のいずれかを含めることができます。
- 0.12gの空気は、摂氏1度上昇する前に0.12ジュールのエネルギーを吸収できます
- 99.8gの水は、摂氏1度上昇する前に 417 ジュールのエネルギーを吸収できます
これは、同じ体積で吸収される熱が3000倍以上になります。
なぜ液体冷却はすべてに使用されないのですか?
液体冷却は、空気よりも速く冷却できますが、独自の課題があります。空気は簡単に利用できます。空気は、流れを制御するためにファン、ブロワー、ダクト、またはエアバッフルのみを必要とします。液体はどこでも簡単に豊富に入手できるわけではありません。液体冷却には、液体を循環させるためのチューブ、マニホールド、ポンプ、および継手が必要です。液体は、スマートセンサー、ソフトウェア、システムの冗長性によって防ぐことができる漏れや水害のリスクをもたらしますが、これによりインフラストラクチャの複雑さが増します。また、密度が高いということは、液体が空気に比べて移動しにくいことを意味します。液体システムは、動きが遅いか、より強力なポンプシステムを必要とします。
ジェネレーティブAIおよびEVバッテリーのイノベーターは、熱需要が空冷で実現可能な範囲を超えると、液体冷却に目を向けます。より高いパフォーマンスの必要性は、Liquidの追加のシステムやインフラストラクチャの複雑さを上回っています。
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