엔비디아가 지난 3월 루빈(Rubin) 시리즈 GPU를 발표하며, 예상 출시 시기가 2027년인 아울트(Ultra) 버전 칩을 사용한 랙은 최대 600킬로와트(kW)의 전력을 소비할 수 있다는 충격적인 내용을 함께 공개했다. 이는 현재 최고 사양의 전기차 충전기가 공급할 수 있는 전력량에 거의 두 배에 달하는 규모다.
데이터 센터 랙의 전력 소비량이 급증하면서, 가장 큰 기술적 과제 중 하나는 이 거대한 열을 어떻게 효과적으로 냉각하느냐 하는 것이다. 한 스타트업은 그 해답이 금속 스택에 있다고 주장한다.
이 회사는 구리 시트를 GPU 전용 및 서버 냉각 부하의 약 20%를 차지하는 메모리나 네트워킹 하드웨어 같은 주변 칩 전용의 견고한 냉각판으로 변환하는 기술을 개발했다.
알로이 엔터프라이즈(Alloy Enterprises)의 공동 창립자이자 CEO인 알리 포사스(Ali Forsyth)는 테크크런치(TechCrunch)와의 인터뷰에서 "랙 전력량이 120kW일 때는 그 20% 부하를 크게 신경 쓰지 않았다"고 밝혔다. 그러나 현재 랙의 전력량이 480kW를 넘어 600kW에 육박함에 따라, 엔지니어들은 RAM부터 네트워킹 칩까지 모든 부품을 액체 냉각해야 하는 상황에 직면했으며, 이에 대한 현재 시장 솔루션은 전무하다.
알로이의 접근 방식은 적층 제조(additive manufacturing, 물체를 층층이 쌓아 만드는 방식) 기술을 활용하여, 액체 냉각이 요구하는 높은 압력을 견디면서도 좁은 공간에 완벽하게 삽입할 수 있는 냉각판을 제작하는 것이다.
다만 이 스타트업은 3D 프린팅 방식을 사용하지 않는다. 대신, 금속 시트를 열과 압력의 조합을 이용해 결합(bonding)시키는 방식을 택한다. 이 방식은 전통적인 기계 가공 방식보다 비용은 높지만, 3D 프린팅 방식보다는 저렴하다.
그 결과물은 모든 면에서 단일 금속 블록에 가까운 냉각판이다. 기계 가공 제품과 달리 이음매가 없으며, 다공성(porous)일 수 있는 3D 프린팅 제품과 달리 밀도가 높은 단단한 금속 구조를 가진다. 포사스는 "우리는 원자재 본연의 특성을 구현했다. 구리는 마치 직접 가공한 것만큼 강하다"고 강조했다.
대부분의 냉각판은 도구를 이용해 특징을 깎아내는 기계 가공(machined) 방식을 사용한다. 도구가 크기 때문에, 냉각판을 절반씩 나누어 별도로 가공한 뒤, 이 두 조각을 소결(sintering, 열을 이용해 금속 분말을 융합시키는 과정)시켜 결합하는데, 이 과정에서 높은 압력 하에 누출될 가능성이 있는 이음매가 필연적으로 발생한다. 반면, 알로이의 공정은 '스택 단조(stack forging)'라고 부르는 일종의 확산 접합(diffusion bonding) 방식을 사용하여 이음매가 전혀 없는 냉각판을 만든다.
스택 단조 방식은 머리카락 굵기의 절반에 불과한 50마이크론까지 미세한 특징을 구현할 수 있게 하여, 더 많은 양의 냉각수가 금속 표면을 지나가게 한다. 포사스에 따르면, 알로이의 냉각판은 경쟁사 제품 대비 열 성능이 35% 더 뛰어나다.
스택 단조 과정의 복잡성으로 인해, 알로이는 냉각판의 내부 구조 설계 대부분을 담당한다. 고객들이 핵심 사양과 치수를 제출하면, 회사의 소프트웨어가 이를 자체적인 제조 공정에 최적화된 형태로 변환하는 역할을 수행한다.
알로이 공장에서는 먼저 구리 롤을 준비하고 필요한 크기로 절단한다. 이후 레이저를 사용해 세부 특징을 커팅한다. 회사가 특정 부분은 결합시키지 않도록 설계된 영역에는 억제제(inhibitor)를 코팅한다. 모든 작업이 완료된 냉각판 슬라이스는 각 위치가 기록(registered)되고 쌓여(stacking) 최종적으로 확산 결합을 통해 완성된다.
(이하 생략)