Сравнение пяти технологий управления температурным режимом серверов: однофазный DLC более эффективен
Недавно на технической лекции, организованной DCD, технический эксперт Dell д-р Тим Шедд в специальном отчете под названием «Сравнение производительности пяти технологий управления температурным режимом серверов в центрах обработки данных» рассказал, что ведущие технологии охлаждения центров обработки данных включают воздушное охлаждение и однофазное погружение. , двухфазное погружение, двухфазное прямое жидкостное охлаждение. Сравнение исследований и испытаний однофазного прямого жидкостного охлаждения (DLC, холодная пластина).
К 2025 году мощность процессоров или графических процессоров обычно достигнет 500 Вт, а искусственный интеллект и машинное обучение доведут мощность графического процессора до 700 Вт, а в ближайшем будущем ожидается до 1000 Вт. Что еще более важно, при увеличении мощности необходимы более низкие температуры корпуса чипа и меньшие перепады температур для обеспечения нормальной работы чипа. Чем более совершенна полупроводниковая технология, тем меньше размер транзистора и тем больше ток утечки, который экспоненциально увеличивается с температурой. Таким образом, проблема систем терморегулирования становится все более актуальной.
Несколько лет назад, когда TDP процессора составлял около 250 Вт, эти пять технологий управления температурным режимом могли обеспечить очень эффективное охлаждение типичных шкафов центров обработки данных, например, при развертывании 32 двойных серверов по 250 Вт, монтируемых в стойку, в шкафах центров обработки данных. Для сервера высотой 2U, смонтированного в стойке, в отчете наблюдалась разница температур между корпусом чипа и воздухом, проходящим через сервер, примерно в 26 градусов. Поэтому вполне разумно поддерживать температуру чипа около 51 градуса при температуре всего лишь 25 градусов холодного воздуха. На этом этапе эффективность воздушного охлаждения одного сервера эквивалентна однофазному иммерсионному охлаждению.
В настоящее время мощность одного процессора выросла с 350 до 400 Вт, а разница температур, необходимая для отвода тепла от чипа к охлаждающей воде объекта, постоянно увеличивается. Аналогичным образом для охлаждения используется шкаф с 32 двойными серверами мощностью 350 Вт, установленными в стойке. Разница температур между воздухом и корпусом чипа при воздушном охлаждении (1U) превышает 50 градусов, а это означает, что при охлаждении сервера холодным воздухом температурой 25 градусов температура процессора достигнет 75 градусов, приближаясь к пределу рабочей температуры процессор. Видно, что текущая мощность процессора увеличилась до 350 Вт-400Вт, а воздушное охлаждение очень близко к фактическому пределу, а это означает, что обычно требуется более холодный воздух, что увеличивает потребление энергии для охлаждения.
В ближайшие два-три года TDP процессоров, как правило, увеличится до 500 Вт, а воздушное охлаждение столкнется с серьезными проблемами, требующими инновационных методов проектирования радиаторов или использования более крупных размеров, чтобы обеспечить поступление большего количества воздуха и охлаждение процессоров. На данный момент разница температур между воздушным охлаждением (1U), однофазным иммерсионным охлаждением и корпусом чипа превышает 60 градусов Цельсия; Двухфазное иммерсионное охлаждение по-прежнему эффективно, а разница температур увеличится примерно до 34 градусов; Диапазон разницы температур между двухфазным и однофазным DLC (1 л/мин) незначителен, около 25 градусов; Диапазон разницы температур однофазного DLC (2 л/мин) меньше, около 17 градусов.
По сравнению с четырьмя другими методами охлаждения центров обработки данных однофазное прямое жидкостное охлаждение (DLC) имеет самый высокий тепловой КПД и может стать потенциальным способом достижения большей устойчивости и повышения эффективности.
