반도체냉각 (3) 썸네일형 리스트형 액침냉각과 마이크로채널 AI 시대의 데이터센터는 이전과 비교할 수 없을 만큼 뜨겁다. 수천 개의 GPU와 NPU가 동시에 작동하며 엄청난 열을 발생시키기 때문이다. 기존의 공랭식 냉각 시스템으로는 이 열을 감당하기 어렵다. 이에 따라 전 세계 데이터센터들은 새로운 냉각 기술로 전환하고 있다. 그 중심에는 ‘액침냉각(Immersion Cooling)’과 ‘마이크로채널 냉각(Microchannel Cooling)’이 있다.1. 데이터센터 냉각의 한계전통적인 데이터센터는 공기를 순환시켜 열을 빼내는 공랭식 방식을 사용한다. 하지만 GPU 서버가 밀집된 AI 데이터센터에서는 이 방식의 한계가 명확하다. 공기의 열전도율은 낮고, 열이 한곳에 집중되면 냉각 효율이 급격히 떨어진다. 팬과 에어컨의 전력 소모도 커져 전체 시스템 효율이 감소.. GPU와 NPU의 설계적 한계 AI 시대의 반도체는 단순한 연산 장치를 넘어 ‘데이터 폭풍’을 처리하는 고성능 엔진으로 진화했다. 하지만 성능이 높아질수록 발열 문제는 더욱 심각해지고 있다. 특히 GPU와 NPU 같은 AI 전용 칩은 높은 병렬 연산 구조와 전력 밀도로 인해 열 설계가 반도체 산업의 최대 난제로 떠올랐다.1. AI 칩의 구조적 특징과 발열 요인GPU나 NPU는 CPU보다 훨씬 많은 연산 유닛을 동시에 구동한다. 수천 개의 코어가 병렬로 작동하며, 데이터 이동과 연산이 동시에 발생한다. 이때 전력 소모는 기하급수적으로 증가하고, 그만큼 발열도 커진다. 특히 딥러닝 모델 학습 과정에서는 메모리 접근이 빈번하여 전류가 끊임없이 흐르기 때문에 열 누적이 빠르게 진행된다.2. 전력 밀도와 ‘핫스팟(Hot Spot)’ 문제AI .. 반도체 트랜지스터는 왜 뜨거워질까? 현대의 반도체 칩은 수십억 개의 트랜지스터가 초당 수십억 번의 스위칭을 반복하며 연산을 수행한다. 이 작은 소자들이 끊임없이 전류를 제어하고 신호를 증폭하는 과정에서 열이 발생한다. 반도체에서의 발열은 단순한 부수 현상이 아니라, 성능과 안정성을 결정짓는 핵심 물리 현상이다.1. 트랜지스터 내부에서 열이 생기는 이유트랜지스터는 전류를 제어하는 스위치 역할을 한다. 전자가 흐를 때 저항에 의해 일부 에너지가 열로 변환되는데, 이것이 바로 ‘저항열(Joule Heating)’이다. 또 스위칭 과정에서 전류가 순간적으로 겹치는 구간이 발생하면서 ‘스위칭 손실(Switching Loss)’이 생긴다. 미세공정이 진행될수록 전류 밀도는 높아지고, 단위 면적당 발열량도 급격히 증가한다.2. 열이 칩 내부에서 이동하.. 이전 1 다음