مقایسه پنج فناوری مدیریت حرارتی سرور، DLC تک فاز موثرتر است

اخیراً در یک سخنرانی فنی که توسط DCD برگزار شد، دکتر تیم شید، کارشناس فنی Dell در گزارشی ویژه با عنوان "مقایسه عملکرد پنج فناوری مدیریت حرارتی سرور در مراکز داده" فاش کرد که فناوری های خنک کننده پیشرو مرکز داده شامل خنک کننده هوا، غوطه وری تک فاز است. , غوطه وری دو فاز, خنک کننده مایع مستقیم دو فاز مقایسه خنک کننده مایع مستقیم تک فاز (DLC, صفحه سرد) تحقیق و آزمایش.

تا سال 2025، قدرت تراشه‌های CPU یا GPU به طور کلی به 500 وات خواهد رسید و هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی، قدرت GPU را تا 700 وات افزایش داده‌اند که پیش‌بینی می‌شود در آینده نزدیک به 1000 وات برسد. مهمتر از آن، در حین افزایش قدرت، دمای بسته بندی تراشه کمتر و اختلاف دمای کمتری برای اطمینان از عملکرد طبیعی تراشه مورد نیاز است. هرچه فناوری نیمه هادی پیشرفته تر باشد، اندازه ترانزیستور کوچکتر و جریان نشتی بزرگتر است که به طور تصاعدی با دما افزایش می یابد. بنابراین چالش سیستم های مدیریت حرارتی تشدید می شود.

چند سال پیش، زمانی که TDP پردازنده حدود 250 وات بود، این پنج فناوری مدیریت حرارتی توانستند خنک‌سازی بسیار کارآمدی را برای کابینت‌های مراکز داده معمولی فراهم کنند، مانند استقرار 32 سرور رک نصب‌شده دوگانه 250 واتی در کابینت‌های مرکز داده. برای یک سرور رک نصب شده 2U، گزارش تفاوت دمایی تقریباً 26 درجه را بین بسته بندی تراشه و هوای جریان یافته از طریق سرور مشاهده کرد. بنابراین، حفظ دمای تراشه در حدود 51 درجه تنها با هوای سرد 25 درجه کاملاً منطقی است. در این مرحله، راندمان خنک کننده هوا برای یک سرور واحد معادل خنک کننده غوطه وری تک فاز است.

در حال حاضر، قدرت یک پردازنده به 350 وات تا 400 وات افزایش یافته است و اختلاف دمای مورد نیاز برای حذف گرما از تراشه به آب خنک کننده تاسیسات به طور مداوم در حال افزایش است. به طور مشابه، یک کابینت با 32 سرور دوگانه 350 واتی رک برای خنک‌سازی مستقر شده است. اختلاف دمای بسته بندی هوا و تراشه در هنگام خنک کردن هوا (1U) از 50 درجه فراتر می رود، به این معنی که وقتی سرور با هوای سرد 25 درجه خنک می شود، دمای پردازنده به 75 درجه می رسد و به محدودیت دمای عملیاتی نزدیک می شود. پردازنده مشاهده می شود که توان پردازنده فعلی به 350W-400W افزایش یافته است و خنک کننده هوا بسیار نزدیک به حد واقعی است، به این معنی که معمولاً به هوای خنک تر نیاز است و در نتیجه مصرف انرژی خنک کننده را تشدید می کند.

در دو تا سه سال آینده، TDP پردازنده ها به طور کلی به 500 وات افزایش می یابد و خنک کننده هوا با چالش های قابل توجهی روبرو می شود، که نیازمند روش های نوآورانه طراحی هیت سینک یا تکیه بر اندازه های بزرگتر برای اجازه ورود هوای بیشتر و خنک کردن پردازنده ها است. در این مرحله، اختلاف دما بین خنک کننده هوا (1U)، خنک کننده غوطه وری تک فاز و بسته بندی تراشه از 60 درجه سانتیگراد فراتر می رود. خنک کننده غوطه وری دو فاز هنوز موثر است و اختلاف دما تا حدود 34 درجه افزایش می یابد. محدوده اختلاف دما بین DLC دو فاز و DLC تک فاز (1 لیتر در دقیقه) قابل توجه نیست، حدود 25 درجه. محدوده اختلاف دما DLC تک فاز (2 لیتر در دقیقه) کوچکتر است، حدود 17 درجه.

در مقایسه با چهار روش خنک‌سازی مرکز داده دیگر، خنک‌کننده مستقیم مایع تک فاز (DLC) بالاترین راندمان حرارتی را دارد و می‌تواند راه بالقوه‌ای برای دستیابی به پایداری بهتر و بهبود کارایی ارائه دهد.