Šķidruma dzesēšanas tehnoloģiju revolūcija datu centros
Attīstoties tādām tehnoloģijām kā AI, mākoņdatošana un lielie dati, datu centri un sakaru iekārtas kā informācijas infrastruktūra veic arvien lielāku aprēķinu apjomu. Strauji palielinoties skaitļošanas jaudai datu centros, ir palielinājies atsevišķu skapju jaudas blīvums, kas izvirza augstākas prasības siltuma izkliedes efektivitātei. No otras puses, saskaņā ar "divkāršā oglekļa" politiku datu centriem kā "lielākajiem enerģijas patērētājiem" ir nepārtraukti jāsamazina savi PUE rādītāji, lai samazinātu saldēšanas sistēmas elektroenerģijas patēriņu. Tomēr tradicionālā gaisa dzesēšana vairs neatbilst iepriekšminētajām siltuma izkliedes prasībām, un ir parādījusies šķidruma dzesēšanas tehnoloģija.
Pirms 10 gadiem tirgū pieejamais datu centra GPU labākais bija NVIDIA K40, kura siltuma projektētā jauda (TDP) bija 235 W. Kad NVIDIA 2020. gadā izlaida A100, TDP bija tuvu 400 W, un ar jaunāko H100 mikroshēmu TDP pieauga līdz 700 W. Vienas augstas veiktspējas mākslīgā intelekta mikroshēmas siltumtehniskais enerģijas patēriņš ir sasniedzis 1000 W. Saprotams, ka Intel izstrādā mikroshēmu, kas var sasniegt 1,5 kW. Konkurence mākslīgā intelekta jomā galu galā ir saistīta ar konkurenci skaitļošanas jaudā, un lielas skaitļošanas mikroshēmas galvenais šķērslis ir to siltuma izkliedes spēja. Ja mikroshēmas TDP pārsniedz 1000 W, ir jāizmanto šķidruma dzesēšanas tehnoloģija.
Šķidruma dzesēšanas tehnoloģija var efektīvi atrisināt augsta blīvuma izvietošanas un lokālas pārkaršanas problēmas datoru telpās, tostarp iegremdēšanas šķidruma dzesēšanai ir izcilas priekšrocības siltuma izkliedē un enerģijas taupīšanā. Iegremdēšanas šķidruma dzesēšana ir tipiska tiešā kontakta šķidruma dzesēšanas metode, kurā elektroniskās ierīces tiek iegremdētas dzesēšanas šķidrumā, un radītais siltums tiek tieši pārnests uz dzesēšanas šķidrumu un tiek vadīts caur šķidruma cirkulāciju. Iegremdēšanas šķidruma dzesēšanu var iedalīt divos veidos: vienfāzes iegremdēšanas šķidruma dzesēšana un fāzes maiņas iegremdēšanas šķidruma dzesēšana atkarībā no tā, vai izmantotā dzesēšanas šķidruma stāvoklis mainīsies elektronisko ierīču dzesēšanas laikā. Vienfāzes priekšrocība ir tāda, ka izvietošanas izmaksas un dzesēšanas līdzekļa izmaksas ir zemākas, un nepastāv dzesēšanas šķidruma pārplūdes risks; Fāzes maiņas priekšrocība ir tās lielākā siltuma izkliedes jauda un robeža, taču tā joprojām atpaliek no vienfāzes izmaksu un tehnoloģiskā brieduma ziņā.
Vienfāzes iegremdēšanas dzesēšana nodrošina pārliecinošu risinājumu datu centriem, kas meklē efektīvu un uzticamu siltuma pārvaldību. Izmantojot šo metodi, IT komponenti ir pilnībā iegremdēti īpaši izveidotā izolācijas šķidrumā. Šis šķidrums tieši absorbē siltumu no servera, līdzīgi kā divfāžu iegremdēšanas dzesēšana. Atšķirībā no divfāžu sistēmām, vienfāzes dzesēšanas šķidrums nevārās un nepāriet fāzēs. Tas paliek šķidrs visā dzesēšanas procesā. Uzkarsētais izolācijas šķidrums cirkulē caur siltummaini dzesēšanas sadales blokā (CDU). Šis siltummainis nodod siltumenerģiju uz neatkarīgu dzesēšanas vidi, parasti slēgta cikla ūdens sistēmu. Pēc tam atdzesētais izolācijas šķidrums tiek iesūknēts atpakaļ iegremdēšanas tvertnē, lai pabeigtu dzesēšanas ciklu.
Divfāzu iegremdēšanas dzesēšanas sistēmā elektroniskās sastāvdaļas tiek iegremdētas izolētā siltumvadošā šķidruma vannā, kurai ir daudz labāka siltumvadītspēja nekā gaisam, ūdenim vai eļļai. Atšķirība starp divfāžu iegremdēšanas šķidruma dzesēšanu ir tāda, ka dzesēšanas šķidrumā notiek fāzes pāreja. Divfāzu iegremdēšanas šķidruma dzesēšanas siltuma pārneses ceļš būtībā ir tāds pats kā vienfāzes iegremdēšanas šķidruma dzesēšanai, ar galveno atšķirību, ka sekundārais sānu dzesēšanas šķidrums cirkulē tikai iegremdēšanas kameras iekšējā zonā ar augšējo daļu. iegremdēšanas kamera ir gāzveida zona un apakšdaļa ir šķidruma zona; IT aprīkojums ir pilnībā iegremdēts šķidrā dzesēšanas šķidrumā ar zemu viršanas temperatūru, kas absorbē siltumu no iekārtas un vārās. Augstas temperatūras gāzveida dzesēšanas šķidrums, ko rada iztvaikošana, tā zemā blīvuma dēļ pakāpeniski uzkrājas iegremdēšanas kameras augšpusē un apmaina siltumu ar augšpusē uzstādīto kondensatoru, kondensējoties zemas temperatūras šķidrā dzesēšanas šķidrumā. Pēc tam gravitācijas spēka ietekmē tas plūst atpakaļ kameras apakšā, panākot IT aprīkojuma siltuma izkliedi.
Siltuma izkliedes tehnoloģiju novatoriskas attīstības procesā neatkarīgi no tā, vai tās ir mikroshēmas vai elektroniskās ierīces, produktu apjoms, dizaina izmaksas, uzticamība un citi aspekti ir sliekšņi, no kuriem uzņēmumi nevar izvairīties. Tās ir arī problēmas, kas siltuma izkliedes tehnoloģijai ir jāsabalansē un jāatrisina. Ar dažādām kombinētām tehnoloģijām var izstrādāt produktus dažādiem siltuma izkliedes materiāliem, tehnoloģijām un pielietojuma scenārijiem, lai rastu optimālo risinājumu esošajam modelim.
