Technický expert společnosti Dell: Při srovnání pěti technologií správy teploty serverů je jednofázové DLC efektivnější

Dr. Tim Shedd, technologický expert společnosti Dell, nedávno na technické přednášce pořádané společností DCD odhalil srovnání výkonu pěti technologií řízení teploty serverů v prezentaci nazvané „Porovnání výkonu pěti technologií řízení teploty serverů“. Mezi přední technologie chlazení datových center studované ve výzkumu patří chlazení vzduchem, jednofázové ponoření, dvoufázové ponoření, dvoufázové přímé chlazení kapalinou a jednofázové přímé chlazení kapalinou (DLC, cold plate).

Výzkum společnosti Dell ukazuje, že ve srovnání s ostatními čtyřmi metodami chlazení datových center vykazuje jednofázové přímé kapalinové chlazení (DLC) nejvyšší tepelnou účinnost a poskytuje potenciální cestu k lepší udržitelnosti a vyšší účinnosti.

Zpráva uvádí, že do roku 2025 se očekává, že výkon CPU nebo GPU čipu dosáhne až 500 W, přičemž umělá inteligence a strojové učení posouvají výkon GPU na 700 W a předpokládaný budoucí nárůst na 1 000 W.

Ještě důležitější je, že se zvyšujícím se výkonem je potřeba nižší teploty balení čipu a menší teplotní rozdíly, aby se zajistil normální provoz čipu. Výzvy pro systémy tepelného managementu se proto zintenzivňují.

Zpráva používá typická konfigurační data serveru datového centra k vytvoření zjednodušeného tepelného modelu, který ilustruje použitelnost těchto pěti technologií řízení teploty, když výkon procesoru vzroste z 250 W na 500 W.

250W procesor

V posledních několika letech, kdy se TDP procesoru pohybovalo kolem 250 W, dokázalo všech pět technologií tepelného managementu efektivně chladit typické racky datových center, jako jsou ty, které nasazují 32 dvousocketových 250W rackových serverů. U 2U rackového serveru byl teplotní rozdíl mezi obalem čipu a vzduchem procházejícím serverem přibližně 26 stupňů. Proto s pouhými 25 stupni studeného vzduchu mohla být teplota čipu udržována kolem 51 stupňů, což je docela rozumné.

V tomto bodě je účinnost jednoserverového vzduchového chlazení srovnatelná s jednofázovým ponorným chlazením.

Při dvoufázovém ponorném chlazení je teplotní rozdíl mezi obalem čipu a chladicí kapalinou kolem 20 stupňů, zatímco technologie DLC má ještě nižší rozdíl. Při typickém průtoku 1 l/min (1 litr za minutu) nebo 2 l/min (2 litry za minutu) zůstává teplotní rozdíl mezi základnou studené desky DLC a obalem čipů v rozsahu 10 stupňů.

350W procesor

V současné době, kdy se výkon jednotlivých procesorů zvýšil na 350 až 400 W, teplotní rozdíl potřebný k rozptýlení tepla čipu do chladicí vody zařízení stále roste.

U nasazení chlazení skříně s 32 dvoupaticovými 350W servery namontovanými do racku překračuje teplotní rozdíl mezi vzduchovým chlazením (1U) a balením čipu 50 stupňů. To znamená, že chlazení serveru vzduchem o teplotě 25 stupňů by vedlo k teplotě procesoru kolem 75 stupňů, což je blízko limitu provozní teploty procesoru.

V tomto bodě je účinnost jednofázového ponorného chlazení srovnatelná s chlazením vzduchem (1U), zatímco chlazení vzduchem (2U) může udržovat teplotní rozdíl mezi vzduchem a čipem kolem 38 stupňů.

Kromě toho je teplotní rozdíl mezi dvoufázovou imerzní chladicí kapalinou a balením čipů asi 25 stupňů, zatímco jednofázové DLC a dvoufázové DLC zůstávají vysoce účinné. Teplotní rozdíl mezi dvoufázovým DLC a čipem je přibližně 15 stupňů a při průtoku 1 l/min je teplotní rozdíl pro jednofázové DLC asi 11 stupňů.

Je zřejmé, že s výkonem procesoru zvýšeným na 350 W-400W se chlazení vzduchem blíží praktickým limitům, vyžaduje chladnější vzduch a zvyšuje spotřebu energie na chlazení.

500W

V příštích dvou až třech letech se očekává, že TDP procesoru obecně vzroste na 500 W, což bude představovat značné problémy pro chlazení vzduchem. Budou nezbytné inovativní metody konstrukce chladiče nebo spoléhání se na větší velikosti, které umožní vstup více vzduchu a chlazení procesoru.

V tomto okamžiku vzduchové chlazení (1U), jednofázové ponorné chlazení a teplotní rozdíl mezi balením čipů přesahuje 60 stupňů. Dvoufázové ponorné chlazení zůstává účinné, ale rozdíl se zvýší na přibližně 34 stupňů. Teplotní rozdíly mezi dvoufázovým DLC a jednofázovým DLC (1 l/min) jsou podobné, asi 25 stupňů, zatímco jednofázové DLC (2 lpm) má menší rozdíl, asi 17 stupňů.

Stojí za zmínku, že vysokoteplotní vodní chlazení v rozsahu 48 stupňů až 50 stupňů může v této fázi představovat skutečné příležitosti pro opětovné využití tepelné energie.

Shrnutí

Chlazení vzduchem:

Zvyšující se TDP procesoru představuje rostoucí výzvy pro vzduchové chlazení.

Pokroky v radiátorech a ventilátorech mohou prolomit limity.

Obvykle naráží na omezení vlivu tepla procesoru na jiné komponenty.

Chlazení DLC:

Jednofázové chlazení daleko přesahuje 500W TDP.

Dvoufázové DLC může ochladit vysoké TDP, i když existují problémy s odporem proudění páry, které je třeba řešit.

Pokroky v návrhu systému nebo technologie tekutin mohou zlepšit dvoufázové DLC.

Ponorné chlazení:

Rostoucí výzvy s vysokým TDP.

Pokroky v radiátorech a technologii kapalin mohou prolomit limity.

Dvoufázová je omezena bodem varu kapaliny a výkonem kondenzátoru.

 

  Jako přední výrobce radiátorů může Sinda Thermal nabídnout širokou škálu typů chladičů, jako je hliníkový extrudovaný chladič, chladič se šikmými žebry, chladič s kolíkovým žebrem, chladič se zipem, chladící deska s kapalinovým chlazením atd. Také můžeme poskytnout skvělé kvalita a vynikající zákaznický servis. Sinda Thermal neustále dodává vlastní chladiče, které splňují jedinečné požadavky různých průmyslových odvětví.

Sinda Thermal byla založena v roce 2014 a rychle rostla díky svému závazku k dokonalosti a inovacím v oblasti tepelného managementu. Společnost má skvělé výrobní zařízení vybavené pokročilou technologií a strojním zařízením, což zajišťuje, že Sinda Thermal je schopna vyrábět různé typy radiátorů a přizpůsobovat je různým potřebám zákazníků.

FAQ
1. Otázka: Jste obchodní společnost nebo výrobce?
A: Jsme přední výrobce chladičů, naše továrna byla založena více než 8 let, jsme profesionální a zkušení.

2. Otázka: Můžete poskytnout službu OEM/ODM?
Odpověď: Ano, OEM/ODM jsou k dispozici.

3. Otázka: Máte limit MOQ?
Odpověď: Ne, nenastavujeme MOQ, prototypové vzorky jsou k dispozici.

4. Otázka: Jaký je dodací čas výroby?
Odpověď: U prototypových vzorků je dodací lhůta 1-2 týdnů, u hromadné výroby je dodací lhůta 4-6 týdnů.

5. Otázka: Mohu navštívit vaši továrnu?
Odpověď: Ano, vítejte v Sinda Thermal.