Pētījumi par serveru šķidruma dzesēšanas tehnoloģiju attīstības statusu mājās un ārvalstīs

Efektīva mikroelektronikas un elektroiekārtu siltuma izkliede vienmēr ir bijusi viens no galvenajiem mūsdienu siltuma pārneses tehnoloģiju pielietojumiem.

[1]. Elektroniskās apstrādes mikroshēmu integrācija kļūst arvien augstāka, bet apjoms kļūst arvien mazāks. Centrālā procesora ražošanas process ir mainījies no 65 nanometriem uz 32 nanometriem, un GPU ir iegājis 28 nanometru laikmetā, kas izraisīja lielu siltuma plūsmu. Blīvuma siltuma izkliedes problēma

[2]. CPU mikroshēmas siltuma jauda ir pieaugusi no aptuveni 105 W/m2 no 1 Yi pirms dažiem gadiem līdz aptuveni 106 W/m 2 no 1 Yi tagad

[3]. Ja siltuma izkliede ir slikta, radītā pārmērīgi augstā temperatūra ne tikai samazinās mikroshēmas darba stabilitāti un palielinās kļūdu biežumu, bet arī izraisīs pārmērīgu termisko spriegumu pārmērīgas temperatūras starpības dēļ starp moduļa iekšējo un ārējo vidi. , kas ietekmē mikroshēmas elektrisko veiktspēju. Darba biežums, mehāniskā izturība un uzticamība. Pētījumi un praktiskie pielietojumi ir parādījuši, ka elektronisko komponentu atteices līmenis eksponenciāli palielinās, palielinoties darba temperatūrai

[4]. Katru reizi, kad vienas pusvadītāja sastāvdaļas temperatūra paaugstinās par 10 grādiem pēc Celsija, sistēmas uzticamība samazināsies par 50%. Tā kā augsta temperatūra var ļoti kaitīgi ietekmēt elektronisko komponentu darbību, piemēram, augsta temperatūra var apdraudēt pusvadītāju savienojumus, sabojāt ķēdes savienojuma saskarni, palielināt vadītāja pretestību un veidot mehāniskus spriedzes bojājumus, liecina pētījumi. ka vairāk nekā 55% Elektronisko iekārtu atteices režīmu izraisa pārmērīga temperatūra

[5]. Kopš servera dzimšanas tā sistēmas siltuma izkliedi vienmēr ir pavadījusi tā attīstība, un to nevar novērst. Visbiežāk serveri izmanto aukstu gaisu, lai atdzesētu iekārtu. Attīstoties superdatoriem, turpina palielināties mikroshēmu integrācija un skaitļošanas ātrums, palielinās arī enerģijas patēriņš, un siltuma izkliedes problēma ir kļuvusi arvien aktuālāka. Tradicionālā gaisa dzesēšanas siltuma izkliedes metode ir tiešā siltuma pārneses metode, kas balstās uz vienfāzes šķidruma konvektīvās siltuma pārneses metodi, un piespiedu gaisa dzesēšanas metodi var izmantot tikai elektroniskām ierīcēm, kuru siltuma plūsmas blīvums nepārsniedz 10W/cm2, un šķiet, ka siltuma plūsmas blīvums ir lielāks par 10W/cm2. Bezspēcīgs.

Pēdējos gados arvien nobriedušāka kļūst pašmāju informatizācijas attīstība, augstākas prasības tiek izvirzītas informācijas sistēmu infrastruktūrai — datu centru tehnoloģijai. Datu centram, palielinoties apstrādājamo datu apjomam, palielinās arī datu centra mērogs.

Strauji pieaugot datu apstrādes biznesa pieprasījumam un strauji attīstoties datoru un tīklu tehnoloģijām, lielie uzņēmumi, piemēram, banku, apdrošināšanas, vērtspapīru un citu finanšu nozaru, transporta, medicīnas un veselības, kā arī citi lieli uzņēmumi un valsts aģentūras ir secīgi izveidojuši daudzus datus. centriem. Datu pakalpojumu un IT tehnoloģiju prasību vadīts, manas valsts' datu centru būvniecība tagad ir iegājusi straujas attīstības periodā, un visur ir izveidojušies mākoņdatošanas centri un datu centri.

Tā kā pašreizējā galvenā dzesēšanas metode ir gaisa dzesēšana, milzīgs datu centrs nozīmē milzīgus elektrības rēķinus. Līdz ar datu centru celtniecību milzīgais datu centru enerģijas patēriņš ir piesaistījis arī dažādu nozaru uzmanību sabiedrībā. Piemēram, 2013. gadā datu centru skaits Ķīnā bija aptuveni 45 000, un gada elektroenerģijas patēriņš bija aptuveni 20 miljardi kWh; sagaidāms, ka līdz 2020. gadam datu centru skaits Ķīnā pārsniegs 80 000, bet ikgadējais elektroenerģijas patēriņš pārsniegs 40 miljardus. Kilovatstundas (datu avots: ICTresearch).

Ķīnā ir neskaitāmi liela mēroga datu centri, kuru darbības elektrības izmaksas sasniedz miljoniem vai pat desmitiem miljonu dolāru, un datu centri ir kļuvuši par enerģiju patērējošiem"bedrēm." Pašreizējo datu centru energoefektivitātes koeficients nav augsts.

Tas ir tāpēc, ka saistītās skaitļošanas tehnoloģijas, barošanas avota tehnoloģija un dzesēšanas tehnoloģija ir attīstījušās no vēstures. Tradicionālais datu centru dizains tiecas pēc veiktspējas, savukārt jaunās paaudzes datu centriem ir jācenšas panākt energoefektivitāti (PUE), tas ir, datu centru enerģijas izmantošanu mūsdienu' enerģijas trūkuma un enerģijas izmaksu straujā pieauguma apstākļos. . Ņemot vērā arvien siltāko globālo klimatu, arvien stingrāku enerģijas patēriņu un augošās enerģijas izmaksas, datu centra augsta enerģijas patēriņa nodaļa saskaras ar nopietnām problēmām enerģijas patēriņa samazināšanā, resursu izmantošanas uzlabošanā un izmaksu taupīšanā. Arvien vairāk datu centru vadītāju un IT pārdevēju uzmanība ir kļuvusi par neizbēgamu tendenci datu centru attīstībā nākotnē. Attiecīgās valsts iestādes arvien lielāku uzmanību pievērš enerģijas patēriņa pārvaldības jautājumam datu centros. 2013. gada sākumā"Rūpniecības un informācijas tehnoloģiju ministrija, Attīstības un reformu komisija, Zemes un resursu ministrija, Elektroenerģijas regulēšanas komisija un Enerģētikas pārvalde: vadošie atzinumi par datu centru būvniecību un izkārtojumu [GG ] quot; (Rūpniecības un informācijas tehnoloģiju Unicom, 2013, 13. lpp.) izvirzīja ļoti konkrētas prasības , Nepieciešams veicināt datu centra izvietojuma kopējo plānošanu un ņemt vērā resursus un vides faktorus, veicināt intensīvu resursu izmantošanu un paaugstināt līmeni enerģijas taupīšanas un emisiju samazināšanas jomā; ieviest attiecīgus standartus, lai atbilstu jaunās paaudzes zaļo datu centru prasībām, optimizētu aukstā un karstā gaisa plūsmu izkārtojumu datortelpā un pieņemtu precīzu gaisa padevi, tādus pasākumus kā ātra siltuma avotu dzesēšana, lai samazinātu ekspluatācijas izmaksas. datortelpas izbūve, galvenā aprīkojuma izvēle utt., lai nodrošinātu, ka jaunbūvētu liela mēroga datu centru PUE vērtība, tas ir, datu centra enerģijas izmantošanas līmenis, sasniedz zem 1,5, un censtos samazināt PUE vērtību datu centrs pēc pārveidošanas Uz zemāk 2.

Šobrīd datu centros plaši izmantoto jauno rack serveru un asmens serveru siltuma blīvums katru gadu palielinās. Tradicionālās gaisa kondicionēšanas sistēmas, kurās izmanto gaisa dzesēšanas tehnoloģiju, nav spējušas apmierināt šādu augsta blīvuma datoru telpu dzesēšanas prasības. Datu centra infrastruktūras projektētājiem ir jāatrod cits veids, kā atrast efektīvu un saprātīgu dzesēšanas režīmu.

Ir daudz tehnisko līdzekļu, kā samazināt datu centru enerģijas patēriņu, taču fundamentāla problēma ir nevis datu centru būvniecības metožu problēmas risināšana, bet gan datoru un citu iekārtu dzesēšanas metožu apvērsums. Spriežot pēc jaunākajiem pētījumiem gan mājās, gan ārzemēs, jaunas paaudzes ar šķidrumu dzesējamu datoru (vai ar šķidrumu dzesējamu serveru) izstrāde un šķidro aukstumaģentu izmantošana gaisa aizstāšanai datora sildelementu dzesēšanā ir tehnoloģiska revolūcija nākotnes datoros. iekārtas.