Technický expert Dell: Pri porovnaní piatich technológií správy teploty serverov je jednofázové DLC efektívnejšie

Nedávno na technickej prednáške organizovanej DCD Dr. Tim Shedd, technologický expert Dell, odhalil porovnanie výkonu piatich technológií správy teploty serverov v prezentácii s názvom „Porovnanie výkonu piatich technológií správy teploty serverov“. Medzi popredné technológie chladenia dátových centier študované vo výskume patrí chladenie vzduchom, jednofázové ponorenie, dvojfázové ponorenie, dvojfázové priame chladenie kvapalinou a jednofázové priame chladenie kvapalinou (DLC, cold plate).

Výskum spoločnosti Dell naznačuje, že v porovnaní s ostatnými štyrmi metódami chladenia dátových centier jednofázové priame kvapalinové chladenie (DLC) vykazuje najvyššiu tepelnú účinnosť, čo predstavuje potenciálnu cestu k lepšej udržateľnosti a zvýšenej účinnosti.

Správa uvádza, že do roku 2025 sa očakáva, že výkon CPU alebo GPU čipu dosiahne až 500 W, pričom umelá inteligencia a strojové učenie posunú výkon GPU na 700 W a očakáva sa budúce zvýšenie na 1 000 W.

Ešte dôležitejšie je, že so zvyšujúcim sa výkonom vzniká požiadavka na nižšie teploty balenia čipov a menšie teplotné rozdiely, aby sa zabezpečila normálna prevádzka čipu. Výzvy pre systémy tepelného manažmentu sa preto zintenzívňujú.

Správa používa typické konfiguračné údaje servera dátového centra na vytvorenie zjednodušeného tepelného modelu, ktorý ilustruje použiteľnosť týchto piatich technológií správy teploty, keď výkon procesora stúpne z 250 W na 500 W.

250W procesor

V posledných rokoch, keď TDP procesora bolo okolo 250 W, dokázalo všetkých päť technológií tepelného manažmentu efektívne chladiť typické stojany dátových centier, ako sú tie, ktoré nasadzujú 32 dvojsocketových 250W serverov namontovaných v stojane. V prípade servera namontovaného v stojane s veľkosťou 2U bol teplotný rozdiel medzi obalom čipu a vzduchom prechádzajúcim serverom približne 26 stupňov. Preto len pri 25 stupňoch chladného vzduchu by sa teplota čipu mohla udržiavať okolo 51 stupňov, čo je celkom rozumné.

V tomto bode je účinnosť jednoserverového vzduchového chladenia porovnateľná s jednofázovým ponorným chladením.

Pri dvojfázovom ponornom chladení je teplotný rozdiel medzi obalom čipu a chladiacou kvapalinou okolo 20 stupňov, zatiaľ čo technológia DLC má ešte nižší rozdiel. Pri typických prietokoch 1 l/min (1 liter za minútu) alebo 2 l/min (2 litre za minútu) zostáva teplotný rozdiel medzi základňou studenej platne DLC a balením čipov v rozsahu 10 stupňov.

350W procesor

V súčasnosti, keď sa výkon jednotlivých procesorov zvýšil na 350 až 400 W, teplotný rozdiel potrebný na odvádzanie tepla čipu do chladiacej vody zariadenia stále rastie.

V prípade nasadenia chladenia skríň s 32 dvojzásuvkovými 350W servermi namontovanými do racku presahuje teplotný rozdiel medzi chladením vzduchom (1U) a balením čipu 50 stupňov. To znamená, že ochladenie servera 25 stupňovým studeným vzduchom by malo za následok teplotu procesora okolo 75 stupňov, čo je blízko limitu prevádzkovej teploty procesora.

V tomto bode je účinnosť jednofázového ponorného chladenia porovnateľná s chladením vzduchom (1U), zatiaľ čo chladenie vzduchom (2U) dokáže udržiavať teplotný rozdiel medzi vzduchom a čipom okolo 38 stupňov.

Okrem toho je teplotný rozdiel medzi dvojfázovou ponornou chladiacou kvapalinou a balením čipov približne 25 stupňov, zatiaľ čo jednofázové DLC a dvojfázové DLC zostávajú vysoko účinné. Teplotný rozdiel medzi dvojfázovým DLC a čipom je približne 15 stupňov a pri prietoku 1 l/min je teplotný rozdiel pre jednofázové DLC asi 11 stupňov.

Je zrejmé, že s výkonom procesora zvýšeným na 350 W-400W sa vzduchové chladenie blíži k praktickým limitom, vyžaduje chladnejší vzduch a zvyšuje spotrebu energie na chladenie.

500W

Očakáva sa, že v nasledujúcich dvoch až troch rokoch sa TDP procesora vo všeobecnosti zvýši na 500 W, čo bude predstavovať značné problémy pre chladenie vzduchom. Nevyhnutné budú inovatívne metódy dizajnu chladiča alebo spoliehanie sa na väčšie veľkosti, ktoré umožnia vstup väčšieho množstva vzduchu a chladenie procesora.

V tomto bode vzduchové chladenie (1U), jednofázové ponorné chladenie a teplotný rozdiel medzi obalmi čipov presahujú 60 stupňov. Dvojfázové ponorné chladenie zostáva účinné, ale rozdiel stúpne na približne 34 stupňov. Teplotné rozdiely medzi dvojfázovým DLC a jednofázovým DLC (1 l/min) sú podobné, okolo 25 stupňov, zatiaľ čo jednofázové DLC (2 lpm) má menší rozdiel, okolo 17 stupňov.

Stojí za zmienku, že vysokoteplotné chladenie vodou v rozsahu 48 stupňov až 50 stupňov môže v tejto fáze predstavovať skutočné príležitosti na opätovné využitie tepelnej energie.

Zhrnutie

Chladenie vzduchom:

Zvyšovanie TDP procesora predstavuje čoraz väčšie výzvy pre chladenie vzduchom.

Pokroky v radiátoroch a ventilátoroch môžu prelomiť limity.

Zvyčajne sa stretáva s obmedzeniami vplyvu tepla procesora na iné komponenty.

DLC chladenie:

Jednofázové chladenie ďaleko presahuje 500 W TDP.

Dvojfázové DLC môže ochladiť vysoké TDP, aj keď existujú problémy s odporom prúdenia pary, ktoré treba riešiť.

Pokroky v dizajne systému alebo technológii tekutín môžu zlepšiť dvojfázové DLC.

Ponorné chladenie:

Rastúce výzvy s vysokým TDP.

Pokrok v oblasti radiátorov a technológie tekutín môže prelomiť limity.

Dvojfázová je obmedzená bodom varu kvapaliny a výkonom kondenzátora.

 

  Ako popredný výrobca radiátorov môže Sinda Thermal ponúknuť širokú škálu typov chladičov, ako je hliníkový extrudovaný chladič, chladič so šikmými rebrami, chladič s kolíkovými rebrami, chladič so zipsovými rebrami, chladiaca doska chladenia kvapalinou atď. kvalita a vynikajúci zákaznícky servis. Sinda Thermal neustále dodáva vlastné chladiče, ktoré spĺňajú jedinečné požiadavky rôznych priemyselných odvetví.

Sinda Thermal bola založená v roku 2014 a rýchlo sa rozrástla vďaka svojmu záväzku k dokonalosti a inováciám v oblasti tepelného manažmentu. Spoločnosť má veľké výrobné zariadenie vybavené pokročilou technológiou a strojovým zariadením, čo zaisťuje, že Sinda Thermal je schopná vyrábať rôzne typy radiátorov a prispôsobovať ich rôznym potrebám zákazníkov.

FAQ
1. Otázka: Ste obchodná spoločnosť alebo výrobca?
Odpoveď: Sme popredným výrobcom chladičov, naša továreň bola založená viac ako 8 rokov, sme profesionálni a skúsení.

2. Otázka: Môžete poskytnúť službu OEM / ODM?
Odpoveď: Áno, OEM / ODM sú k dispozícii.

3. Otázka: Máte limit MOQ?
Odpoveď: Nie, nenastavujeme MOQ, prototypové vzorky sú k dispozícii.

4. Otázka: Aký je čas výroby?
Odpoveď: V prípade prototypových vzoriek je dodacia lehota 1-2 týždňov, v prípade hromadnej výroby je dodacia lehota 4-6 týždňov.

5. Otázka: Môžem navštíviť vašu továreň?
Odpoveď: Áno, vitajte v Sinda Thermal.