Pri porovnaní piatich technológií správy teploty servera je jednofázové DLC efektívnejšie
Nedávno na technickej prednáške organizovanej DCD technický expert Dell Dr. Tim Shedd v špeciálnej správe s názvom „Porovnanie výkonu piatich serverových technológií tepelného manažmentu v dátových centrách“ odhalil, že popredné technológie chladenia dátových centier zahŕňajú chladenie vzduchom, jednofázové ponorenie. , dvojfázové ponorné, dvojfázové priame kvapalinové chladenie Porovnanie výskumu a testovania jednofázového priameho kvapalinového chladenia (DLC, cold plate).
Do roku 2025 výkon čipov CPU alebo GPU vo všeobecnosti dosiahne až 500 W a umelá inteligencia a strojové učenie posunuli výkon GPU až na 700 W, pričom v blízkej budúcnosti sa očakáva 1000 W. Ešte dôležitejšie je, že pri zvyšovaní výkonu sú na zabezpečenie normálneho fungovania čipu potrebné nižšie teploty balenia čipu a menšie teplotné rozdiely. Čím pokročilejšia je polovodičová technológia, tým menšia je veľkosť tranzistora a väčší zvodový prúd, ktorý sa exponenciálne zvyšuje s teplotou. Výzva systémov tepelného manažmentu sa preto zintenzívňuje.
Pred niekoľkými rokmi, keď TDP procesora bolo okolo 250 W, týchto päť technológií tepelného manažmentu bolo schopných poskytnúť veľmi efektívne chladenie pre typické skrine dátového centra, ako napríklad nasadenie 32 duálnych 250W serverov namontovaných do racku v skriniach dátových centier. V prípade servera namontovaného do 2U racku sa v správe zistil teplotný rozdiel približne 26 stupňov medzi obalom čipu a vzduchom prúdiacim cez server. Preto je celkom rozumné udržiavať teplotu čipu okolo 51 stupňov s iba 25 stupňovým studeným vzduchom. V tomto bode je účinnosť vzduchového chladenia pre jeden server ekvivalentná jednofázovému ponornému chladeniu.
V súčasnosti sa výkon jedného procesora zvýšil na 350 až 400 W a teplotný rozdiel potrebný na odvod tepla z čipu do chladiacej vody zariadenia sa neustále zvyšuje. Podobne je na chladenie nasadená skriňa s 32 duálnymi 350W rackovými servermi. Teplotný rozdiel medzi vzduchom a obalom čipu počas chladenia vzduchom (1U) presahuje 50 stupňov, čo znamená, že keď je server ochladzovaný 25 stupňovým studeným vzduchom, teplota procesora dosiahne 75 stupňov, čím sa blíži limit prevádzkovej teploty procesor. Je vidieť, že súčasný výkon procesora sa zvýšil na 350 W-400W a chladenie vzduchom je veľmi blízko skutočnému limitu, čo znamená, že je zvyčajne potrebný chladnejší vzduch, čím sa zvyšuje spotreba energie na chladenie.
V nasledujúcich dvoch až troch rokoch sa TDP procesorov vo všeobecnosti zvýši na 500 W a chladenie vzduchom čelí značným výzvam, ktoré si vyžadujú inovatívne metódy konštrukcie chladiča alebo spoliehanie sa na väčšie veľkosti, ktoré umožnia vstup väčšieho množstva vzduchu a chladenie procesorov. V tomto bode teplotný rozdiel medzi vzduchovým chladením (1U), jednofázovým ponorným chladením a balením čipov presahuje 60 stupňov C; Dvojfázové ponorné chladenie je stále účinné a teplotný rozdiel sa zvýši na približne 34 stupňov; Rozsah teplotného rozdielu medzi dvojfázovým DLC a jednofázovým DLC (1 l/min) nie je významný, asi 25 stupňov; Rozsah teplotného rozdielu jednofázového DLC (2 lpm) je menší, asi 17 stupňov.
V porovnaní s ostatnými štyrmi metódami chladenia dátových centier má jednofázové priame kvapalinové chladenie (DLC) najvyššiu tepelnú účinnosť a môže poskytnúť potenciálny spôsob dosiahnutia lepšej udržateľnosti a zvýšenia účinnosti.
