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一颗芯片带来的桀黠

发布日期:2024-12-02 09:28    点击次数:203

(原标题:一颗芯片带来的桀黠)

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英伟达本年的“坏音书”简直是有点多。

早在本年早些时候,就有媒体爆料本年刚发布的Blackwell GPU出了少量小小的问题,其指出这款GPU存在瞎想舛错,影响了量产进程,据称该问题与台积电的CoWoS先进封装连络,最终通过改革GPU的光罩处理了问题。

尽管英伟达官方并未正面恢复这一问题,但英伟达首席引申官黄仁勋后续在10月份评论了台积电同意担背负的妄语,强调台积电匡助处理了问题并“以惊东说念主的速率”归附了坐褥。

而在他评论的一个月后,新的问题降生了,此次轮到了机架。据The Information报说念,英伟达的Blackwell GPU装配在高容量处事器机架中时,遭受了过热问题,这一问题导致了GPU瞎想的修改和延长,还激发了谷歌、Meta和微软等主要客户对Blackwell能否实时部署的担忧。

Blackwell的量产进程一拖再拖,具体委用迟迟未笃定,即使是英伟达最诚实的粉丝,也禁不住会问一句:英伟达,若何了?

芯片,太热了?

据熟谙情况的里面东说念主士向外媒透露,英伟达的Blackwell GPU用于AI和高性能筹谋(HPC),在搭载72颗处理器的处事器中容易过热,这类处事器预测每个机架的耗电量高达120千瓦。过热问题迫使英伟达屡次重新评估处事器机架的瞎想,因为过热不仅截止了GPU性能,还可能损坏组件。客户惦记,这些问题可能会遏止新处理器在其数据中心的部署时候表。

报说念称,英伟达已教育供应商对机架进行多项瞎想修改以处理过热问题,公司与供应商及互助伙伴密切互助,进行工程创新以擢升处事器的散热智商,尽管这些退换在大型技能发布中属于常见作念法,但仍然加多了延长,进一步推迟了预期的发货时候。

针对延长和过热问题,英伟达发言东说念主暗意,公司正在与云处事提供商互助,并将瞎想变更神态为泛泛的开导历程的一部分,其暗意,与云处事商和供应商的互助旨在确保最终居品满足性能和可靠性的盼愿,同期延续发奋处理这些技能挑战。

此前,因Blackwell处理器的瞎想舛错影响良率,英伟达不得不推迟坐褥规划。据拆解分析,Blackwell B100和B200 GPU使用台积电的CoWoS-L封装技能,将其两颗芯片通过RDL中介层及腹地硅互连(LSI)桥承接起来,该瞎想支撑高达10 TB/s的数据传输速率。

但是,由于GPU芯片、LSI桥、中介层和主板基板之间的热彭胀特点不匹配,导致了器件翘曲及系统故障。为了处理这个问题,英伟达对GPU芯片的顶部金属层和焊点结构进行了修改,以提高坐褥可靠性。尽管英伟达未泄露具体修改细节,但暗意建造过程中需要新掩膜。

最终版块的Blackwell GPU直到10月底才干与量产阶段,这意味着英伟达将于来岁1月底启动发货。

过热似乎是英伟达两次出现问题的主要原因,封装内的过热,机架的过热,很难保证昔日Blackwell其他所在不会出现过热的问题。

事实上,此前英伟达准备要用的HBM就传出了过热问题,据本年5月来自路透社的报说念,三星最新的HBM3和HBM3E由于过热和功耗问题,它们未能通过英伟达的测试,直到好几个月后,三星才处理了这一问题并细致供货给英伟达。

有益念念的是,半导体分析公司Semianalysis的首席分析师暗意,诚然跟着Blackwell的加快推出以及后续扫数芯片,散热将是一个主要柔和点,但与散热连络的Blackwell瞎想问题已得到处理。

帕特尔说:“我合计过热问题已存在数月,而且大多已得到处理。”他说,过热芯片的传言不错追思到夏天,“当咱们跟踪这些传言时,发现它们被夸大了,”帕特尔8月在X上发布说念。

本年8月,Semianalysis评释说,散热系统出现了问题,导致几家供应商进行了重新瞎想,负责评释的分析师称这些转换“较小”。

Semianalysis指出,大型数据中心需要液冷来行动散热技能,其分析师在10月写说念:“任何不肯意或无法提供更高密度液冷的数据中心皆将错过为其客户带来浩瀚性能总领有本钱(TCO)创新的契机,并将在生成式东说念主工智能的竞赛中过期。”

也有其他学者提议了不同的不雅点,乔治亚理工学院考验Bara Cola合计,热量自身并不是Blackwell濒临的最大挑战。

“真确的挑战是机械应力,而不是热量。我战胜英伟达会找到为客户运行这些芯片的办法。像这样的高性能芯片老是会运行得很热,要津在于如何均衡温度——机灵的工程师会处理这个问题,”Cola通过电子邮件告诉《PCMag》。“但当界面无法承受热彭胀应力带来的影响时,就会发生早期失效。这是一个难题的材料科常识题。”

但非论是Semianalysis,照旧Bara Cola,他们皆会承认这样一个不雅点,那即是热量还是成为了英伟达崛起之路上的最大绊脚石。

芯片,如何散热?

最初要指出的是,过热所导致的问题绝顶致命,过热的芯片在冷却之前会罢手责任,而保执芯片冷却的智商会影响每个芯片在给定时候段内能完成若干筹谋责任,停机时候和散热本钱会影响芯片使用寿命时间的总领有本钱,简而言之,它决定了每一个数据中心是赢利照旧亏钱。

面前半导体行业中大部摊派忧皆集结在GB200 NVL72上,它代表了数据中心的新前沿。称呼中的“72”指的是处事器中的72个Blackwell图形处理单位,此外还有36个传统中央处理单位。由于这样多芯片被致密地组合在一说念以行动一个超等芯片阐发作用,因此单个机架会变得绝顶热,需要引入新的散热技能。

Semianalysis所提到的液冷并非簇新事物,但迄今为止,在数据中心范围上期骗液冷的情况相对较少,据报说念,Meta已重新瞎想了其数据中心,以合乎昔日几代AI芯片更高的功率密度和散热需求。

跟着超大范围企业和少数其他英伟达客户在2024年末至2025年上半年启动收到他们的芯片,液冷可能会成为更多企业的选拔。昔日,新的数据中心将配备液冷体式,很多现存体式也正在进行修订。这是一项相配难过的任务,除了扫数组件皆必须无缺配合以幸免任何泄漏外,液体还必须在精准的温度下轮回。

除了工程和运营挑战外,大范围液冷还带来了一系列环境问题。亚马逊里面文献自大,亚马逊在一些地区正在“给当地政府的现存基础体式带来压力”,以获吊水资源,并“依赖恒久基础体式升级或建立我方的处理有筹画”来缓解这一问题。

尽管转向液冷需要付出坚苦的发奋并给环境带来压力,但这样作念的激励成分也很利害,跟着越来越多的Blackwell被委用,数据中心势必会遴选这一更优异的散热技能。

不外英伟达阐述远比数据中心更早看到热量这一问题,跟着处事器芯片的TDP不断加多,B200芯片的TDP还是达到了1000W,传统的空气冷却处理有筹画已无法满足需求,GB200 NVL36和NVL72完整机架系统的TDP折柳达到了70kW和近140kW,因此必须用到液冷的处理有筹画。

前年,英伟达关于数据中心散热提议了一个想法,即同期用上液体冷却和浸没式冷却这两种阵势。这一倡导献媚了奏凯液体冷却(DLC)硅片和为其他组件提供浸没式冷却,是好意思国动力部(DOE)在其COOLERCHIPS规划下授予的500万好意思元资助的究诘主题。该规划旨在将数据中心冷却所破钞的电力缩小到IT自身所破钞电力的5%以下。

“很快,面前的空气冷却系统将无法满足需求。刻下的液体冷却技能将无法应酬究诘东说念主员预期昔日数据中心中的硅片每平方厘米需要自在的进步40瓦的热量,”英伟达的著述诠释说念。

英伟达的处事器冷却倡导与之前在Submer或LiquidStack等公司看到的罐式浸没冷却建立大相径庭。它保留了大大批空气冷却和奏凯液体冷却机箱中使用的圭臬机架式外形,其继承相变制冷剂——近似于雪柜和空调中使用的物资。跟着主板温度升高,液体会欢悦、冷凝,然后滴落回原处。但是,英伟达的倡导也条目对CPU和GPU进行传统的奏凯液体冷却。

从表面上讲,这应该能让英伟达终局双温区:一个用于高热瞎想功耗(TDP)组件(如CPU和GPU),另一个用于较冷的组件(如内存或网卡)。

英伟达对液体冷却并不生分。这家加快器巨头还是为其SXM GPU模块提供了几年的液体冷却外形,但是直到2022年5月的台北电脑展,它才启动为其流行的A100 PCIe卡提供奏凯液体冷却外形,并规划从2023年启动推出液体冷却的H100。

英伟达规划在2026年委用一个献媚液体和浸没式冷却的测试系统,并承诺会尽快提供终局该主义的进展更新。据先容,在第一年,工程师们将专注于组件测试,然后在2025年进行部分机架测试。为此,英伟达已邀请液体冷却巨匠BOYD Corp协助瞎想冷板;两相冷却冠军Durbin Group负责研制泵;Honeywell提供制冷剂;数据中心基础体式提供商Vertiv负责散热。

更有益念念的是,英伟达并不是唯独一家戮力于于数据中心冷却技能的公司,英特尔也在前年共享了其在开导大概从单个芯片中自在千瓦热量的多种系统方面赢得的进展。

其中很多瞎想皆聚焦于近似的倡导,比如将通盘系统浸入装满绝缘液体的容器中,还探索使用先进制造技能将3D蒸汽室镶嵌“珊瑚形散热器”中,而向芯片热门喷射冷却水的袖珍喷嘴是另一种想法。

不外,尽管该领域的究诘仍在延续,但英特尔的财务逆境导致了一些膺惩,包括取消了在俄勒冈州耗资7亿好意思元的液体和浸没式冷却“超等践诺室”。

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