電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報(bào)道 隨著單芯片性能的不斷提高，AI芯片的功率飆升至數(shù)千瓦級(jí)別，需要更加搞笑的散熱來(lái)保證芯片的穩(wěn)定運(yùn)行。最近市場(chǎng)有消息傳出，英偉達(dá)已要求供應(yīng)鏈伙伴開發(fā)一種名為MLCP的新型液冷技術(shù)，旨在解決未來(lái)新一代GPU等芯片的散熱問(wèn)題。
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MLCP的全稱為Micro-Laminar Cold Plate，是一種高度集成的微通道液冷解決方案。它源于NVIDIA對(duì)AI芯片熱密度急劇上升的應(yīng)對(duì)策略。傳統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng)早已不堪重負(fù)，而現(xiàn)有液冷技術(shù)雖能處理高功率，但通道尺寸較大、集成度低，導(dǎo)致熱傳導(dǎo)效率不足。MLCP則通過(guò)在芯片封裝或金屬蓋上蝕刻微米級(jí)水道，實(shí)現(xiàn)層流冷卻。
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簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，MLCP將原本獨(dú)立的組件——芯片金屬蓋、水冷板、蒸汽腔和封裝層——融為一體。水道寬度縮小至微米級(jí)別，類似于人體毛細(xì)血管，能更均勻地抽取熱量。這種設(shè)計(jì)借鑒了微流控技術(shù)原理：液體在狹窄通道中流動(dòng)時(shí)，湍流減少，熱交換效率提升30%以上。NVIDIA已指示相關(guān)供應(yīng)鏈優(yōu)先開發(fā)此技術(shù)，預(yù)計(jì)首批樣品將于2025年底出貨。
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從工程角度看，MLCP的核心在于“微通道蝕刻”。通過(guò)精密激光或化學(xué)蝕刻，在硅基板或銅質(zhì)蓋子上刻出平行微溝槽。這些溝槽直徑僅為數(shù)十微米，液體（如去離子水或?qū)Ｓ美鋮s劑）以低壓層流方式通過(guò)，避免了傳統(tǒng)渦流造成的壓力損失。同時(shí)，MLCP支持雙向冷卻：上層微通道負(fù)責(zé)主芯片熱源，下層可擴(kuò)展至內(nèi)存和電源模塊。這種一體化設(shè)計(jì)不僅減少了接口熱阻，還降低了整體體積——據(jù)供應(yīng)鏈消息，MLCP單元厚度可壓縮至傳統(tǒng)液冷的1/3。
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早期英偉達(dá)GPU依賴于風(fēng)冷散熱，通過(guò)散熱鰭片和風(fēng)扇進(jìn)行散熱。但風(fēng)冷散熱效率明顯低于液冷，隨后英偉達(dá)在Hopper架構(gòu)GPU中引入了冷板技術(shù)，通過(guò)銅板導(dǎo)熱至外部液體循環(huán)系統(tǒng)，但水道尺寸這個(gè)時(shí)候在毫米級(jí)，容易產(chǎn)生氣泡導(dǎo)致冷卻不均勻。
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MLCP則代表“微型化”升級(jí)。水道從毫米縮至微米，熱傳導(dǎo)系數(shù)（h）可達(dá)傳統(tǒng)液冷的2-3倍。根據(jù)熱力學(xué)模型，熱通量q = h * ΔT，其中ΔT為溫差，MLCP的h值提升意味著相同溫差下可處理更高熱負(fù)載。
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此外，MLCP的能效優(yōu)勢(shì)顯著。傳統(tǒng)液冷泵送功率占系統(tǒng)總能耗的5-10%，而微通道設(shè)計(jì)降低流速需求，泵功可減半。這對(duì)hyperscale數(shù)據(jù)中心至關(guān)重要——據(jù)估算，全球AI數(shù)據(jù)中心能耗已超1000TWh/年，MLCP若普及，可節(jié)省數(shù)百億美元電費(fèi)。
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但MLCP的大規(guī)模應(yīng)用也面臨一些問(wèn)題，首先是成本，MLCP單元價(jià)格預(yù)計(jì)為現(xiàn)有液冷的3-5倍，主要因蝕刻工藝復(fù)雜，需要納米級(jí)精度設(shè)備。這將推高NVIDIA服務(wù)器售價(jià)，短期內(nèi)可能抑制中小型AI初創(chuàng)企業(yè)的采用。
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其次，制造難度高，微通道易堵塞，需引入過(guò)濾系統(tǒng)；液體純度要求嚴(yán)苛，一絲雜質(zhì)即可導(dǎo)致腐蝕。從可靠性角度，MLCP也會(huì)引入新風(fēng)險(xiǎn)，微通道泄漏可能污染芯片，導(dǎo)致維修成本飆升。
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不過(guò)，越來(lái)越高的單芯功率，帶來(lái)越來(lái)越大的散熱壓力，已經(jīng)是擺在英偉達(dá)以及其他AI芯片公司面前的關(guān)鍵問(wèn)題。在芯片散熱這條路上，未來(lái)必然還將會(huì)繼續(xù)探索更多的路線。