GPUs: Diamantkühlung soll Temperaturen signifikant senken
Durch den Einsatz von synthetischen Diamanten möchte das US-Unternehmen Akash Systems die Temperaturen von GPUs signifikant reduzieren. Dieses Vorhaben soll unter anderem mit 68 Millionen US-Dollar aus dem US Chips Act realisiert werden.
Durch den Einsatz von synthetischen Diamanten möchte das in Oakland ansässige US-Unternehmen Akash Systems die Temperaturen von Grafikprozessoren signifikant reduzieren. Dieses Vorhaben soll unter anderem mit 68 Millionen US-Dollar aus dem im Jahre 2022 beschlossenen CHIPS and Science Act (.PDF) realisiert werden, welcher 50 Millionen US-Dollar an Steuergutschriften sowie eine weitreichende Direktfinanzierung von mehr als 18 Millionen US-Dollar für dieses ungemein ambitionierte Vorhaben bereitstellen soll. Die Prüfungen laufen bereits.
GaN-on-Diamond soll Halbleiter deutlich besser kühlen
Wie Akash Systems, ein 2017 gegründetes Start-up, offiziell bekannt gegeben hat, möchte das US-Unternehmen die entsprechenden Zuwendungen nach erfolgreicher Bewilligung dazu heranziehen, um seine bereits gestarteten Operationen für die Herstellung von neuen "diamantgekühlten Halbleitern" für KI, Rechenzentren, Weltraumanwendungen und die Verteidigungsmärkte hochzufahren und dementsprechend größtmöglich zu skalieren. Grafikprozessoren und Beschleunigerchips stehen dabei im Zentrum der Bemühungen.
Akash Systems beschreibt bislang nicht im Detail, wie seine Diamant-Kühltechnologie funktioniert, sagt aber, dass es synthetische Diamanten mit leitfähigen Materialien wie Galliumnitrid ("GaN") kombiniert hat, um diese als Halbleiter zu verwenden. In diesem Zusammenhang spricht das Unternehmen von "GaN-on-Diamond", woran der CEO, Mitbegründer und Forscher Felix Ejeckam bereits seit dem Jahr 2003 arbeitet.
Quelle: Akash Systems
Zu Beginn könnte es laut Akash Systems so sein, dass das Unternehmen GPU-Chip von einem Lieferanten kauft und ihn auf seiner eigenen GaN-on-Diamond-Leiterplatte montiert. Anschließend könnte Akash Systems auf lange Sicht eigene synthetische Diamant-Wafer für den Einsatz in der Chipherstellung von Herstellern wie Nvidia, Qualcomm, AMD und Intel herstellen. Was sich das US-Unternehmen davon verspricht, sollen die nachfolgenden "Hochrechnungen" aufzeigen.
Diamond-Cooling with GaN-on-Diamond
Akash Systems geht davon aus, dass seine Kühltechnologie die Hot-Spot-Temperatur eines Grafikprozessors um 10 bis 20 °Celsius reduzieren kann, was Rechenzentren "Millionen von US-Dollar an Kühlkosten" spart und gleichzeitig eine thermische Drosselung verhindert. Diesen "Versprechungen" muss diese Technologie schlussendlich standhalten, denn für die Bewilligung der üppigen Subventionszahlungen werden Prüfungen durchgeführt.
Wie Felix Ejeckam, CEO und Mitbegründer von Akash Systems, sagt, arbeitet sein Unternehmen auch an GaN-on-Diamond-Kühlungstechnologie für Funkgeräte und Leistungsverstärker für den Einsatz in Satelliten, welche die Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit erhöhen und gleichzeitig die Größe reduzieren sollen.
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Quelle: Akash Systems via Tom's Hardware
Beides zusammen kann aber durchaus einen Unterschied machen. Jedes bisschen hilft. Gerade heutzutage.
Natürlich kann man mit anderen Maßnahmen wie UV deutlich mehr sparen, aber das ist bei Datacenters ehr unüblich
Aber hey, wir kennen uns doch lang genug
Du kannst nichts kleiner dimensionieren, denn wenn ein Datacenter beispielsweise 50.000 W an Abwärme abgibt dann macht es das bei 50 Grad warmen Chips ganz genauso wie bei 70 Grad warmen Chips. Die Energiemenge bleibt (abseits von randeffekten wie genannter Leckströme) die gleiche, nur der Wärmeübergang ist besser als vorher. Das einzige was du da kleiner dimensionieren kannst ist ggf. der Durchfluss der Wasserkühlung, die Kühlleistung des Aggregates (Radiatorfläche usw.) muss aber die gleiche bleiben wie vorher weil die 50kW auch noch genauso da sind wie vorher.
Vergleichs mit Endkundenkarten - eine 4090 unter Vollast gibt 450W ab. Egal welcher Kühler montiert ist. Mit nem normalen Luftkühler wird der Chip dabei 80°C heiß, mit nem starken Luftkühler 65°C und mit ner fetten Wasserkühlung vielleicht nur 50°C. Oder vielleicht hier besser passend die gammlige Werkspaste durch gute ersetzt, bringt auch 10 Grad Unterschied. Trotzdem bleiben die 450W die gleichen.
Aber das habe ich wie gesagt auch nie behauptet dass 50kW oder 450W dann nichtmehr anliegen?
Wo sage ich denn dass die Grafikchips weniger Wärmeenergie abgeben?
Wenn die Grafikchips mit 70°C als Target laufen sollen und das bei 50kW bzw 450W der Fall ist mit sagen wir 70% der Lüfterdrehzahl, Pumpengeschwindigkeit oder was auch immer und 20K durch die Wärmeleitpaste weniger anliegen, kann die Kühlung reduziert werden, da nicht 50°C, sondern 70°C das Target sind.
Das ist genau dee Punkt um den es geht.
Und durch diese 20K differenz zur Zieltemperatur kann die Kühlung gedrosselt laufen, also sagen wir mal 40% Drehzahl der Kühlung. Und das spart Energie.
Um bei deinem 4090 Beispiel zu bleiben, wenn du 70°C als Zieltemperatur hast bei 450W, dann brauchst du sagen wir mal bei einem spezifischen Custom Modell 60% Lüfterdrehzahl. Bleibt der Chip durch die Paste 20K niedriger, brauchst du keine 60% Lüfterdrehzahl mehr um die 70°C zu halten, sondern halt 40% Lüfterdrehzahl. Das spart Energie.
Du kannst nichts kleiner dimensionieren, denn wenn ein Datacenter beispielsweise 50.000 W an Abwärme abgibt dann macht es das bei 50 Grad warmen Chips ganz genauso wie bei 70 Grad warmen Chips. Die Energiemenge bleibt (abseits von randeffekten wie genannter Leckströme) die gleiche, nur der Wärmeübergang ist besser als vorher. Das einzige was du da kleiner dimensionieren kannst ist ggf. der Durchfluss der Wasserkühlung, die Kühlleistung des Aggregates (Radiatorfläche usw.) muss aber die gleiche bleiben wie vorher weil die 50kW auch noch genauso da sind wie vorher.
Vergleichs mit Endkundenkarten - eine 4090 unter Vollast gibt 450W ab. Egal welcher Kühler montiert ist. Mit nem normalen Luftkühler wird der Chip dabei 80°C heiß, mit nem starken Luftkühler 65°C und mit ner fetten Wasserkühlung vielleicht nur 50°C. Oder vielleicht hier besser passend die gammlige Werkspaste durch gute ersetzt, bringt auch 10 Grad Unterschied. Trotzdem bleiben die 450W die gleichen.
Les den zweiten Teil meiner Aussage. Die Kühlung in Datacenters braucht unmengen Energie. Wenn die Karten kühler bleiben, kann die Kühlung reduziert werden bei gleichen Temperaturen des Chips und das spart Energie.