093 · 用合成鑽石替 GPU 降溫
No Priors Ep. 93 | With Akash Systems' Felix Ejeckam and Ty Mitchell
Akash Systems 的 Felix Ejeckam 與 Ty Mitchell 談怎麼用實驗室長出來的鑽石替晶片散熱,從衛星無線電一路做到 AI 伺服器,也聊美國製造與 AI 怎麼加快材料研究。
093 講了什麼
- 從材料層開始做Felix Ejeckam 與 Ty Mitchell 在 2017 年創辦 Akash Systems,用實驗室長出來的鑽石搭配 silicon 或 gallium nitride 等半導體。Ty 說材料創新的人必須自己做出系統,才說服得了客戶。
- 先做太空,再做 AI兩人先在太空做衛星無線電,那邊沒有空氣流動、不能靠流體散熱。Felix 提到太空裡要冷卻的功率密度在 10 的 3 次方等級,也就是 4,000 到 5,000 watts per square centimeter;AI 伺服器裡的晶片少一個數量級,是兩三百 watts per square centimeter。
- 鑽石疊在現有散熱上Ty 說鑽石可以單獨用,也可以和風扇、液冷、封裝手法並用。Felix 接著舉例,Akash 出貨的 NVIDIA H20 伺服器就是液冷加鑽石冷卻。
- 熱是各種瓶頸的共通來源Sarah 列出晶片供應、GPU 可靠性、電力這些痛點,其中一位創辦人回答這些全都是熱的問題,過熱時系統會 thermal throttling。伺服器裡一層疊一層的材料,每個介面都是熱障,得從材料層處理。
- 早期客戶是印度的主權雲NextGen 是印度最大的主權雲服務商,剛宣布成為 Akash 的客戶。這批貨要在下一季出完,Akash 把它當成證明小公司也能快速擴產的案例。
- 對製造與 AI 的看法Ty 認為美國做得不夠,要投資整條供應鏈的製造,Felix 接著談 CHIPS Act 與國防。談到 AI 與材料研究,Ty 說真正的限制是提出好問題的能力,Felix 也同意。
從哪一段開始看19 段
- 00:03公司簡介Sarah 介紹 Akash Systems 用高導熱鑽石幫電腦降溫。Felix 說公司從材料科學起步,先做衛星無線電,現在做 AI 運算。
- 02:26Felix 的背景Felix 在 Cornell 讀電機博士,研究把差異很大的材料結合起來。2017 年與 Ty 創辦 Akash,把鑽石與 silicon 或 gallium nitride 結合。
- 04:39Ty 的背景與做系統的理由Ty 的博士研究是 silicon carbide,曾在 Wolfspeed 工作。Ty 說材料創新者要做出系統,才說服得了客戶。
- 06:14從太空走向 AITy 說太空沒有氣流、面積有限,可靠性要求也更高,比 AI 的散熱問題更難。Felix 用兩邊的功率密度做對照。
- 08:08冰塊示範與降溫幅度其中一位創辦人拿鑽石晶圓切冰塊,讓手指的熱穿過鑽石把冰融掉。GPU 一開始先降 10 度,接下來 12 個月看 20、30、40 度;太空應用已經降了 80 到 90 度。
- 09:46現有散熱手法Sarah 問散熱為什麼是 AI 的問題。Ty 列出資料中心、機櫃、晶片與封裝層級的各種做法,說鑽石可以單用,也可以搭配。
- 11:54發熱成為產業議題Ty 提到 NVIDIA 這一年推新晶片都碰上發熱問題,先是 Samsung 的 HBM,再來是 Blackwell 延後;上一次財報電話會議也有人問到。
- 12:57風扇與液冷的疑慮Sarah 說風扇與液冷有可靠性問題。Felix 說出貨的 NVIDIA H20 伺服器同時用液冷與鑽石,並認為不從材料層處理,AI 資料中心的需求會壓垮電網。
- 15:20熱是各種瓶頸的源頭其中一位創辦人說晶片供應、可靠性、電力全都是熱的問題,不從源頭處理就像打地鼠;過熱會造成 thermal throttling,伺服器也可能一上線就故障。
- 18:16層層疊疊的熱障其中一位創辦人逐層列出伺服器內的機殼、散熱片、接合材料、晶片與電路板,說每一個介面都是熱障。
- 20:32在夥伴生態中的位置Akash 買晶片、不自己做 GPU,以伺服器廠商的身分切入。其中一位創辦人說有機會加快 Moore's law,把原本六七年的進展縮到兩年。
- 22:50鑽石怎麼長其中一位創辦人說明:從種晶用 chemical vapor deposition 長出單晶,過程和長 silicon 類似。另一位補充,公司的關鍵在於讓鑽石與半導體在原子層級緊密結合。
- 25:01NextGen 與主權雲NextGen 是印度最大的主權雲服務商。其中一位創辦人說這是好的早期客戶:各國都要求資料留在境內、NextGen 是當地龍頭,這筆單也能證明小公司擴產跟得上。
- 28:12美國製造與 CHIPS ActSarah 問美國製造能力。Ty 認為美國做得不夠,Felix 說 Akash 取得 CHIPS Act 補助、供貨給國防業者 Raytheon,並在加州與德州建立產能。
- 31:21無線電與國防Sarah 問衛星與無線電為什麼和國安有關。其中一位創辦人以二戰雷達為例,說新技術的影響往往超出預期。
- 32:39供應鏈搬回美國其中一位創辦人說美國有能力做,問題在於企業文化被財報驅動;並認為從晶片到機櫃外殼都該在美國做。
- 34:48AI 與製造業Felix 認為 AI 會讓製造產能放大 10 倍甚至 100 倍,不必靠壓低人力成本與中國競爭。
- 36:25AI 用於材料研究Sarah 問 AI 對材料科學的幫助。其中一位創辦人說 AI 能幫忙回頭找出舊文獻,加快反覆試驗。
- 40:08想像力才是限制Felix 說 Ty 說中了,最大的挑戰是想像力;並舉熱限制消失後能做的事,例如更快的運算、針對各種癌症的藥物,以及一次充電從舊金山開到紐約的電池。
值得記的話5 句
the farther you go in the system the better chance you have of convincing the customer that you have the solution
Ty:越往系統端做,就越有機會讓客戶相信你真的有解方05:58the needs of AI data centers around the world based on projections today will crash the grid as we know it
Felix:照目前的預估,全世界 AI 資料中心的需求會把我們所知的電網壓垮14:16if you bring an ice pack and put your laptop on top of that ice pack nothing will change
Felix:你拿個冰袋來、把筆電放在上面,什麼都不會改變14:48every time you have an interface between those sandwiches that's a thermal barrier
這些夾層之間的每一個介面,都是一道熱障19:01we're limited by our ability to frame the questions
Ty:限制我們的,是我們提出問題的能力39:05
名詞與人物10 個
- Akash Systems
- Felix 與 Ty 2017 年創辦的公司,用實驗室長出來的鑽石幫晶片散熱,從衛星無線電做到 AI 伺服器。
- Felix Ejeckam
- Akash Systems 共同創辦人,Cornell 電機博士。
- Ty Mitchell
- Akash Systems 共同創辦人,博士研究是 silicon carbide,曾在 Wolfspeed 工作。
- synthetic diamond
- 在實驗室長出的人造鑽石,Felix 說它是公認導熱最好的材料。
- thermal throttling
- 晶片溫度升到 80 到 90 度 C 時,系統降低負載來降溫,GPU 因此變慢。
- chemical vapor deposition
- 從種晶出發長出單晶的製程,長鑽石時是在反應爐裡用電漿長,原理和長 silicon 類似。
- silicon carbide
- Ty 的博士研究主題,用在雷達、電動車電力電子與 LED 等。
- NextGen
- 印度最大的主權雲服務商,Akash 的早期客戶。
- sovereign cloud
- 資料必須留在本國境內的雲端服務,這集說世界各國都有這項要求。
- CHIPS Act
- Sarah 提到 Akash 是少數拿到補助的小公司;Felix 說這呼應法案強化供應鏈與國安的目標。
提到但沒有展開
- 談到加快 Moore's law 時,其中一位創辦人說,熱限制解開之後,一部 90 分鐘的長片可以在幾秒內生成;現在受熱限制,大概要好幾天。
- 主權資料的要求在太空也看得到:衛星把資料傳回地面時,有義務讓資料留在該國境內。
