Технический эксперт Dell: Сравнение пяти технологий управления температурным режимом серверов: однофазный DLC более эффективен

Недавно на технической лекции, организованной DCD, д-р Тим Шедд, эксперт по технологиям Dell, представил сравнение производительности пяти технологий управления температурным режимом серверов в презентации под названием «Сравнение производительности пяти технологий управления температурным режимом серверов». Ведущие технологии охлаждения центров обработки данных, изученные в ходе исследования, включают воздушное охлаждение, однофазное погружение, двухфазное погружение, двухфазное прямое жидкостное охлаждение и однофазное прямое жидкостное охлаждение (DLC, холодная пластина).

Исследования Dell показывают, что по сравнению с четырьмя другими методами охлаждения центров обработки данных однофазное прямое жидкостное охлаждение (DLC) демонстрирует самую высокую тепловую эффективность, обеспечивая потенциальный путь к повышению устойчивости и повышению эффективности.

В отчете отмечается, что к 2025 году мощность процессора или графического процессора, как ожидается, достигнет 500 Вт, а искусственный интеллект и машинное обучение поднимут мощность графического процессора до 700 Вт, а в будущем ожидается увеличение до 1000 Вт.

Что еще более важно, по мере увеличения мощности возникает потребность в более низких температурах корпуса чипов и меньших перепадах температур для обеспечения нормальной работы чипов. Таким образом, проблемы, связанные с системами терморегулирования, усугубляются.

В отчете используются типичные данные конфигурации сервера центра обработки данных для построения упрощенной тепловой модели, иллюстрирующей применимость этих пяти технологий управления температурным режимом при увеличении мощности процессора с 250 Вт до 500 Вт.

Процессор 250 Вт

В последние несколько лет, когда TDP процессора составлял около 250 Вт, все пять технологий управления температурным режимом могли эффективно охлаждать типичные стойки центров обработки данных, например, те, где установлены 32 двухпроцессорных сервера мощностью 250 Вт, монтируемых в стойку. Для сервера высотой 2U, установленного в стойке, разница температур между корпусом чипа и воздухом, проходящим через сервер, составляла примерно 26 градусов. Таким образом, при температуре всего лишь 25 градусов прохладного воздуха температура чипа может поддерживаться на уровне около 51 градуса, что вполне разумно.

На этом этапе эффективность односерверного воздушного охлаждения сравнима с однофазным иммерсионным охлаждением.

При двухфазном иммерсионном охлаждении разница температур между корпусом чипа и охлаждающей жидкостью составляет около 20 градусов, тогда как в технологии DLC разница еще меньше. При типичной скорости потока 1 л/мин (1 литр в минуту) или 2 л/мин (2 литра в минуту) разница температур между основанием холодной пластины DLC и упаковкой чипов остается в пределах 10 градусов.

Процессор 350 Вт

В настоящее время, когда мощность отдельного процессора увеличена до 350–400 Вт, разница температур, необходимая для отвода тепла чипа в охлаждающую воду объекта, продолжает расти.

При развертывании системы охлаждения шкафа с 32 серверами с двумя процессорами мощностью 350 Вт, установленными в стойке, разница температур между воздушным охлаждением (1U) и корпусом микросхемы превышает 50 градусов. Это означает, что охлаждение сервера прохладным воздухом температурой 25 градусов приведет к повышению температуры процессора примерно до 75 градусов, что близко к пределу рабочей температуры процессора.

На этом этапе эффективность однофазного иммерсионного охлаждения сравнима с воздушным охлаждением (1U), при этом воздушное охлаждение (2U) позволяет поддерживать разницу температур между воздухом и чипом около 38 градусов.

Кроме того, разница температур между двухфазной погружной охлаждающей жидкостью и корпусом чипа составляет около 25 градусов, в то время как однофазный DLC и двухфазный DLC остаются высокоэффективными. Разница температур между двухфазным DLC и чипом составляет около 15 градусов, а при расходе 1 л/мин разница температур для однофазного DLC составляет около 11 градусов.

Очевидно, что с увеличением мощности процессора до 350 Вт-400Вт воздушное охлаждение приближается к практическому пределу, требуя более холодного воздуха и увеличивая потребление энергии для охлаждения.

500W

Ожидается, что в ближайшие два-три года TDP процессора в целом увеличится до 500 Вт, что создаст серьезные проблемы для воздушного охлаждения. Потребуются инновационные методы проектирования радиаторов или использование радиаторов большего размера, чтобы обеспечить поступление большего количества воздуха и охлаждение процессора.

На этом этапе воздушное охлаждение (1U), однофазное иммерсионное охлаждение и разница температур между корпусами чипов превышают 60 градусов. Двухфазное иммерсионное охлаждение остается эффективным, но разница вырастет примерно до 34 градусов. Разница температур между двухфазным DLC и однофазным DLC (1 л/мин) одинакова, около 25 градусов, в то время как однофазный DLC (2 л/мин) имеет меньшую разницу, около 17 градусов.

Стоит отметить, что на данном этапе высокотемпературное водяное охлаждение в диапазоне от 48 до 50 градусов может предоставить реальные возможности для повторного использования тепловой энергии.

Краткое содержание

Воздушное охлаждение:

Увеличение TDP процессора создает растущие проблемы для воздушного охлаждения.

Достижения в области радиаторов и вентиляторов могут выйти за пределы ограничений.

Обычно сталкивается с ограничениями по воздействию тепла процессора на другие компоненты.

DLC Охлаждение:

Однофазное охлаждение намного превышает TDP 500 Вт.

Двухфазный DLC может охлаждать высокие TDP, хотя существуют проблемы с сопротивлением потоку пара, которые необходимо решить.

Достижения в области проектирования систем или технологии жидкостей могут улучшить двухфазный DLC.

Погружное охлаждение:

Растущие проблемы с высоким TDP.

Достижения в области радиаторов и жидкостных технологий могут выйти за пределы ограничений.

Двухфазность ограничена температурой кипения жидкости и производительностью конденсатора.

 

  Являясь ведущим производителем радиаторов, компания Sinda Thermal может предложить широкий спектр типов радиаторов, таких как экструдированный алюминиевый радиатор, радиатор со скошенными ребрами, радиатор со штыревыми ребрами, радиатор с ребрами на молнии, холодную пластину жидкостного охлаждения и т. д. Мы также можем предоставить отличные качество и превосходное обслуживание клиентов. Sinda Thermal постоянно поставляет радиаторы по индивидуальному заказу, отвечающие уникальным требованиям различных отраслей промышленности.

Компания Sinda Thermal была основана в 2014 году и быстро выросла благодаря своему стремлению к совершенству и инновациям в области управления температурным режимом. Компания имеет великолепное производственное предприятие, оснащенное передовыми технологиями и оборудованием, что гарантирует, что Sinda Thermal может производить различные типы радиаторов и настраивать их для удовлетворения различных потребностей клиентов.

Часто задаваемые вопросы
1. Вопрос: вы торговая компания или производитель?
О: Мы являемся ведущим производителем радиаторов, наша фабрика была основана более 8 лет, мы профессиональны и опытны.

2. Вопрос: Можете ли вы предоставить услуги OEM/ODM?
О: Да, OEM/ODM доступны.

3. Вопрос: есть ли у вас лимит минимального заказа?
О: Нет, мы не устанавливаем минимальный заказ, доступны образцы прототипов.

4. Вопрос: какое время производства?
О: Для образцов-прототипов время выполнения заказа составляет 1-2 недель, для массового производства время выполнения заказа составляет 4-6 недель.

5. Вопрос: Могу ли я посетить вашу фабрику?
О: Да, добро пожаловать в Sinda Thermal.