تحقیق در مورد وضعیت توسعه فناوری خنک کننده مایع سرور در داخل و خارج از کشور

اتلاف گرمای کارآمد میکروالکترونیک و تجهیزات الکتریکی همواره یکی از کاربردهای اصلی فناوری مدرن انتقال حرارت بوده است.

[1]. ادغام تراشه های پردازش الکترونیکی بیشتر و بیشتر می شود، اما حجم آن کمتر و کمتر می شود. فرآیند ساخت CPU از 65 نانومتر به 32 نانومتر به عنوان دوره اصلی تغییر کرده است و GPU وارد عصر 28 نانومتری شده است که باعث جریان حرارت بالا می شود. مشکل اتلاف حرارت چگالی

[2]. خروجی حرارت تراشه پردازنده از حدود 105 وات بر متر مربع از 1 یی چند سال پیش به حدود 106 وات بر متر مربع از 1 یی اکنون افزایش یافته است.

[3]. اگر اتلاف گرما ضعیف باشد، دمای بیش از حد تولید شده نه تنها پایداری کاری تراشه را کاهش می دهد و نرخ خطا را افزایش می دهد، بلکه باعث ایجاد تنش حرارتی بیش از حد به دلیل اختلاف دمای بیش از حد بین محیط داخلی و خارجی ماژول می شود. ، که بر عملکرد الکتریکی تراشه تأثیر می گذارد. فرکانس کار، استحکام مکانیکی و قابلیت اطمینان. تحقیقات و کاربردهای عملی نشان داده است که میزان خرابی قطعات الکترونیکی به طور تصاعدی با افزایش دمای عملیاتی افزایش می یابد

[4]. هر بار که دمای یک جزء نیمه هادی 10 درجه سانتیگراد افزایش یابد، قابلیت اطمینان سیستم 50 درصد کاهش می یابد. تحقیقات نشان می دهد از آنجایی که دمای بالا می تواند تأثیر بسیار مضری بر عملکرد قطعات الکترونیکی داشته باشد، به عنوان مثال، دمای بالا می تواند اتصال نیمه هادی ها را به خطر بیندازد، به رابط اتصال مدار آسیب برساند، مقاومت هادی را افزایش دهد و آسیب مکانیکی ایجاد کند. که بیش از 55 درصد حالت خرابی تجهیزات الکترونیکی ناشی از دمای بیش از حد است

[5]. از زمان تولد سرور، اتلاف گرمای سیستم آن همیشه با توسعه آن همراه بوده و قابل حذف نیست. اکثر سرورهای رایج برای خنک کردن دستگاه به هوای سرد متکی هستند. با توسعه ابررایانه ها، ادغام تراشه و سرعت محاسبات همچنان رو به افزایش است، مصرف انرژی نیز در حال افزایش است و مشکل اتلاف گرما به طور فزاینده ای برجسته شده است. روش سنتی اتلاف حرارت هوا خنک، روش انتقال حرارت مستقیم است که متکی بر روش انتقال حرارت همرفتی سیال تک فاز است و روش خنک‌کننده هوای اجباری را می‌توان تنها برای دستگاه‌های الکترونیکی با چگالی شار حرارتی نه بیشتر از آن استفاده کرد. 10W/cm2، و به نظر می رسد که چگالی شار حرارتی بیشتر از 10W/cm2 باشد. بی قدرت

در سال‌های اخیر، توسعه اطلاعات داخلی بیش از پیش بالغ شده است، و الزامات بالاتری بر روی زیرساخت سیستم اطلاعاتی - فناوری مرکز داده - اعمال شده است. برای مرکز داده، با افزایش حجم داده هایی که باید پردازش شوند، مقیاس مرکز داده نیز در حال افزایش است.

با رشد انفجاری تقاضای کسب و کار پردازش داده ها و توسعه سریع فناوری رایانه و شبکه، شرکت های بزرگ مانند بانکداری، بیمه، اوراق بهادار و سایر صنایع مالی، حمل و نقل، پزشکی و بهداشت و سایر شرکت های بزرگ و سازمان های دولتی به طور متوالی داده های زیادی را ایجاد کرده اند. مراکز با توجه به نیازهای خدمات داده و فناوری IT، ساخت مرکز داده کشور من' اکنون وارد دوره توسعه سریع شده است و مراکز محاسبات ابری و مراکز داده در همه جا به وجود آمده اند.

از آنجایی که روش اصلی خنک‌کننده فعلی خنک‌سازی هوا است، یک مرکز داده عظیم به معنای مقدار زیادی قبض برق است. با ساخت مراکز داده، مصرف انرژی عظیم مراکز داده نیز توجه صنایع مختلف جامعه را به خود جلب کرده است. به عنوان مثال، در سال 2013، تعداد مراکز داده در چین حدود 45000 مرکز و مصرف برق سالانه حدود 20 میلیارد کیلووات ساعت بود. پیش بینی می شود که تا سال 2020، تعداد مراکز داده در چین از 80000 تجاوز کند و مصرف برق سالانه از 40 میلیارد عبور کند. کیلووات ساعت (منبع داده: ICTresearch).

مراکز داده در مقیاس بزرگ بی‌شماری با هزینه‌های عملیاتی برق میلیون‌ها یا حتی ده‌ها میلیون دلار در چین وجود دارد، و مراکز داده به چاله‌های بدون ته&تبدیل شده‌اند." نسبت بهره وری انرژی در مراکز داده فعلی زیاد نیست.

این به این دلیل است که فناوری محاسباتی مرتبط، فناوری منبع تغذیه و فناوری خنک‌کننده همگی از تاریخ تکامل یافته‌اند. طراحی سنتی مرکز داده عملکرد را دنبال می کند، در حالی که نسل جدیدی از مراکز داده باید به دنبال بهره وری انرژی (PUE)، یعنی استفاده از انرژی مرکز داده، تحت شرایط کمبود انرژی امروزی'؛ و افزایش سریع هزینه های انرژی باشند. . با توجه به گرم شدن روزافزون آب و هوای جهانی، کاهش روزافزون انرژی، و افزایش هزینه های انرژی، بخش مصرف انرژی بالای مرکز داده با چالش های جدی در کاهش مصرف انرژی، بهبود استفاده از منابع و صرفه جویی در هزینه ها مواجه است. توجه بیشتر و بیشتر مدیران مراکز داده و فروشندگان فناوری اطلاعات به روندی اجتناب ناپذیر در توسعه مراکز داده در آینده تبدیل شده است. توجه مقامات ملی مربوطه به موضوع مدیریت مصرف انرژی در مراکز داده بیشتر و بیشتر است. در ابتدای سال 2013،"وزارت صنعت و فناوری اطلاعات، کمیسیون توسعه و اصلاحات، وزارت زمین و منابع، کمیسیون تنظیم مقررات برق و اداره انرژی: نظرات راهنما در مورد ساخت و ساز و چیدمان مراکز داده&] quot; (وزارت صنعت و فناوری اطلاعات Unicom، 1392، صفحه 13) الزامات بسیار خاصی را مطرح کرده است، لازم است برنامه ریزی کلی مکان یابی مرکز داده ترویج شود و منابع و عوامل محیطی در نظر گرفته شود، استفاده فشرده از منابع ترویج شود و سطح ارتقا یابد. صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار؛ معرفی استانداردهای مربوطه برای پاسخگویی به الزامات نسل جدید مراکز داده سبز، بهینه سازی چیدمان جریان هوای سرد و گرم در اتاق کامپیوتر، و اتخاذ دقیق تامین هوا، اقداماتی مانند خنک کردن سریع منابع گرمایی برای کاهش هزینه های عملیاتی از نظر ساخت اتاق کامپیوتر، انتخاب تجهیزات اصلی و غیره، تا اطمینان حاصل شود که مقدار PUE مراکز داده در مقیاس بزرگ تازه ساخته شده، یعنی نرخ مصرف انرژی مرکز داده، به زیر 1.5 می رسد، و تلاش برای کاهش مقدار PUE از مرکز داده پس از تبدیل به زیر 2.

در حال حاضر، تراکم حرارتی سرورهای رک جدید و سرورهای تیغه ای که به طور گسترده در مراکز داده مورد استفاده قرار می گیرند، سال به سال در حال افزایش است. سیستم‌های تهویه مطبوع سنتی که از فناوری خنک‌کننده هوا استفاده می‌کنند، نتوانسته‌اند نیازهای خنک‌کننده چنین اتاق‌های کامپیوتری با تراکم بالا را برآورده کنند. طراحان زیرساخت مرکز داده باید راه دیگری برای یافتن یک حالت خنک کننده کارآمد و معقول بیابند.

ابزارهای فنی زیادی برای کاهش مصرف انرژی مراکز داده وجود دارد، اما مشکل اساسی حل مشکل روش‌های ساخت مرکز داده نیست، بلکه ایجاد انقلابی در روش‌های خنک‌سازی رایانه‌ها و سایر تجهیزات است. با قضاوت از آخرین پیشرفت‌های تحقیقاتی در داخل و خارج از کشور، توسعه نسل جدیدی از رایانه‌های خنک‌کننده مایع (یا سرورهای خنک‌کننده مایع) و استفاده از مبردهای مایع برای جایگزینی هوا برای خنک کردن عناصر گرمایش رایانه، یک انقلاب فناوری در رایانه‌های آینده است. تجهیزات.