Porównanie pięciu technologii zarządzania temperaturą serwerów, jednofazowe DLC jest bardziej efektywne
Niedawno podczas wykładu technicznego zorganizowanego przez DCD ekspert techniczny firmy Dell, dr Tim Shedd, ujawnił w specjalnym raporcie zatytułowanym „Porównanie wydajności pięciu technologii zarządzania temperaturą serwerów w centrach danych”, że wiodące technologie chłodzenia centrów danych obejmują chłodzenie powietrzem, jednofazowe zanurzenie , dwufazowe zanurzenie, dwufazowe bezpośrednie chłodzenie cieczą Porównanie badań i testów jednofazowego bezpośredniego chłodzenia cieczą (DLC, zimna płyta).
Do 2025 r. moc procesorów i układów GPU będzie generalnie sięgać 500 W, a sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe podniosą moc procesorów graficznych do 700 W, a w najbliższej przyszłości spodziewane jest 1000 W. Co ważniejsze, przy zwiększaniu mocy wymagane są niższe temperatury pakowania chipów i mniejsze różnice temperatur, aby zapewnić normalną pracę chipa. Im bardziej zaawansowana technologia półprzewodników, tym mniejszy rozmiar tranzystora i większy prąd upływowy, który rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem temperatury. Dlatego wyzwanie związane z systemami zarządzania ciepłem staje się coraz większe.
Kilka lat temu, gdy TDP procesora wynosiło około 250 W, te pięć technologii zarządzania temperaturą było w stanie zapewnić bardzo wydajne chłodzenie typowych szaf centrum danych, na przykład w przypadku wdrożenia 32 podwójnych serwerów montowanych w szafie o mocy 250 W w szafach centrum danych. W przypadku serwera montowanego w szafie o wysokości 2U w raporcie zaobserwowano różnicę temperatur pomiędzy opakowaniem chipa a powietrzem przepływającym przez serwer wynoszącą około 26 stopni. Dlatego całkiem rozsądne jest utrzymywanie temperatury chipa na poziomie około 51 stopni przy zaledwie 25 stopniach zimnego powietrza. W tym momencie wydajność chłodzenia powietrzem dla pojedynczego serwera jest równoważna jednofazowemu chłodzeniu zanurzeniowemu.
Obecnie moc pojedynczego procesora wzrosła z 350W do 400W, a różnica temperatur potrzebna do odprowadzenia ciepła z chipa do wody chłodzącej obiekt stale rośnie. Podobnie do chłodzenia wykorzystuje się szafę zawierającą 32 podwójne serwery montowane w szafie o mocy 350 W. Różnica temperatur pomiędzy powietrzem a opakowaniem chipów podczas chłodzenia powietrzem (1U) przekracza 50 stopni, co oznacza, że gdy serwer jest chłodzony zimnym powietrzem o temperaturze 25 stopni, temperatura procesora osiągnie 75 stopni, zbliżając się do granicy temperatury roboczej procesora edytor. Można zauważyć, że aktualna moc procesora wzrosła do 350W-400W, a chłodzenie powietrzem jest bardzo bliskie rzeczywistej wartości granicznej, co oznacza, że zwykle potrzebne jest chłodniejsze powietrze, co zwiększa zużycie energii chłodzącej.
W ciągu najbliższych dwóch do trzech lat TDP procesorów ogólnie wzrośnie do 500 W, a chłodzenie powietrzem stoi przed poważnymi wyzwaniami, wymagającymi innowacyjnych metod projektowania radiatorów lub polegania na większych rozmiarach, aby umożliwić dopływ większej ilości powietrza i chłodzenie procesorów. W tym momencie różnica temperatur pomiędzy chłodzeniem powietrzem (1U), jednofazowym chłodzeniem zanurzeniowym i pakowaniem chipów przekracza 60 stopni C; Dwufazowe chłodzenie zanurzeniowe jest nadal skuteczne, a różnica temperatur wzrośnie do około 34 stopni; Zakres różnicy temperatur pomiędzy dwufazowym DLC i jednofazowym DLC (1 lpm) nie jest znaczący, około 25 stopni; Zakres różnicy temperatur jednofazowego DLC (2 lpm) jest mniejszy i wynosi około 17 stopni.
W porównaniu z pozostałymi czterema metodami chłodzenia centrów danych, jednofazowe bezpośrednie chłodzenie cieczą (DLC) ma najwyższą sprawność cieplną i może stanowić potencjalny sposób na osiągnięcie lepszego zrównoważonego rozwoju i poprawę wydajności.
