Революція технології рідинного охолодження в центрах обробки даних
З інноваційним розвитком таких технологій, як ШІ, хмарні обчислення та великі дані, центри обробки даних і комунікаційне обладнання, як інформаційна інфраструктура, беруть на себе все більший обсяг обчислень. Зі швидким зростанням обчислювальної потужності в центрах обробки даних зросла питома потужність окремих шаф, що висуває вищі вимоги до ефективності розсіювання тепла. З іншого боку, за політикою «подвійного вуглецю» дата-центри, як «основні споживачі енергії», зобов’язані постійно знижувати свої показники PUE, щоб знизити споживання електроенергії холодильною системою. Однак традиційне повітряне охолодження більше не може задовольнити вищезазначені вимоги до розсіювання тепла, і з’явилася технологія рідинного охолодження.
Найкращим графічним процесором для центрів обробки даних, доступним на ринку 10 років тому, був NVIDIA K40 з тепловою потужністю (TDP) 235 Вт. Коли NVIDIA випустила A100 у 2020 році, TDP був близький до 400 Вт, а з останнім чіпом H100 TDP різко зріс до 700 Вт. Теплове енергоспоживання одного високопродуктивного чіпа AI досягло 1000 Вт. Відомо, що Intel розробляє чіп, потужність якого може досягати 1,5 кВт. Конкуренція в області штучного інтелекту в кінцевому підсумку зводиться до конкуренції в обчислювальних потужностях, і головним вузьким місцем для високопродуктивних обчислювальних чіпів є їх здатність розсіювати тепло. Коли TDP чіпа перевищує 1000 Вт, необхідно використовувати технологію рідинного охолодження.
Технологія рідинного охолодження може ефективно вирішити проблеми високої щільності розміщення та локального перегріву в комп’ютерних кімнатах, серед яких занурювальне рідинне охолодження має видатні переваги у розсіюванні тепла та енергозбереженні. Рідинне охолодження за допомогою занурення — це типовий метод рідинного охолодження з прямим контактом, у якому електронні пристрої занурюють у охолоджуючу рідину, а вироблене тепло безпосередньо передається охолоджувальній рідині та проходить через циркуляцію рідини. Занурювальне рідинне охолодження можна класифікувати на два типи: однофазне занурювальне рідинне охолодження та занурювальне рідинне охолодження зі зміною фази залежно від того, чи змінюватиме стан використовуваної охолоджувальної рідини під час охолодження електронних пристроїв. Перевага однофазного полягає в тому, що вартість розгортання та вартість охолоджувального середовища нижчі, і немає ризику переповнення теплоносія; Перевага переходу фаз полягає в його вищій тепловіддачі та межі, але він все ще відстає від однофазного за вартістю та технологічною зрілістю.
Однофазне занурювальне охолодження забезпечує переконливе рішення для центрів обробки даних, які потребують ефективного та надійного керування температурою. У цьому методі компоненти ІТ повністю занурюють у спеціально розроблену ізоляційну рідину. Ця рідина безпосередньо поглинає тепло від сервера, подібно до двофазного занурювального охолодження. На відміну від двофазних систем, однофазний теплоносій не кипить і не зазнає фазових переходів. Він залишається рідким протягом усього процесу охолодження. Нагріта ізоляційна рідина циркулює через теплообмінник всередині блоку розподілу охолодження (CDU). Цей теплообмінник передає теплову енергію незалежному охолоджувальному середовищу, як правило, замкнутій водяній системі. Потім охолоджена ізоляційна рідина закачується назад у занурювальний резервуар для завершення циклу охолодження.
У двофазній занурювальній системі охолодження електронні компоненти занурені в ізольовану теплопровідну рідку ванну, яка має набагато кращу теплопровідність, ніж повітря, вода або масло. Різниця між двофазним занурювальним рідинним охолодженням полягає в тому, що теплоносій зазнає фазового переходу. Шлях теплопередачі двофазного занурювального рідинного охолодження в основному такий самий, як і однофазного занурювального рідинного охолодження, головна відмінність полягає в тому, що охолоджувач вторинної сторони циркулює лише у внутрішній частині занурювальної камери з верхньою частиною занурювальна камера є газоподібною зоною, а дно є рідинною зоною; ІТ-обладнання повністю занурюється в рідину з низькою температурою кипіння, яка поглинає тепло від обладнання та кипить. Високотемпературний газоподібний охолоджувач, який утворюється в результаті випаровування, завдяки своїй низькій щільності поступово збирається у верхній частині камери занурення та обмінюється теплом з конденсатором, встановленим у верхній частині, конденсуючись у низькотемпературний рідкий охолоджувач. Потім воно тече назад на дно камери під дією сили тяжіння, досягаючи розсіювання тепла для ІТ-обладнання.
У процесі інноваційного розвитку технологій розсіювання тепла, будь то мікросхеми чи електронні пристрої, обсяг, вартість конструкції, надійність та інші аспекти продуктів є пороговими значеннями, яких підприємства не можуть уникнути. Це також проблеми, які технологія розсіювання тепла повинна збалансувати та вирішити. Для розробки продуктів для різних матеріалів, технологій і сценаріїв застосування для розсіювання тепла можна використовувати різні комбіновані технології, щоб знайти оптимальне рішення для поточної моделі.
