Skysčio aušinimo ir šilumos išsklaidymo technologijos AI duomenų centruose analizė
Generatyvusis dirbtinis intelektas ir įvairūs dideli modeliai suteikia mums visiškai naujos taikymo patirties, taip pat kelia didesnius skaičiavimo galios reikalavimus. Duomenų centrų veiklos vadovams dėl ženkliai išaugusio GPU serverių galios tankio aukštesni reikalavimai keliami duomenų centrų šaldymo įrangai ir technologijoms. Todėl jie ne tik sutelkia dėmesį į pačią skaičiavimo galią, bet ir daugiau dėmesio skiria įvairioms problemoms, kylančioms dėl duomenų centro energijos suvartojimo ir aušinimo.
Dėl didelės dirbtinio intelekto skaičiavimo galios paklausos duomenų centruose žymiai išaugo GPU serverių skaičius, todėl kyla vis ryškesnių energijos suvartojimo problemų. Žinome, kad didžiausia bendra oru aušinamos vienos spintos galia duomenų centruose yra 15 kW. Esant tokiam pačiam spartos didėjimui, GPU serverių galios augimas priartėjo prie vienos spintelės ribos. Tačiau GPU energijos suvartojimas vis dar nuolat didėja. Esant dideliam energijos suvartojimui ir didelio tankio scenarijams, tradicinis oro aušinimas akivaizdžiai nepatenkina energijos suvartojimo ir šilumos išsklaidymo poreikių. Skysčio aušinimo technologija, pasižyminti itin aukštu energijos vartojimo efektyvumu ir itin dideliu šilumos tankiu, tapo būtinu temperatūros valdymo sprendimų išmaniuosiuose skaičiavimo centruose pasirinkimu.
Tradiciniuose oru aušinamų duomenų centruose energijos suvartojimas įrangos vėsinimui ir šilumos išsklaidymui siekia net 40%, o šilumos išsklaidymo efektyvumas nėra didelis. Dėl savo apribojimų įprastas oro aušinimas duomenų centruose paprastai suprojektuotas naudojant vieną 8-10 kW tankį. Dėl skysčių aušinimo technologijos šilumos laidumo, kuris yra 25 kartus didesnis už oro ir perneša beveik 3000 kartų daugiau šilumos nei toks pat oro tūris, ji gali lengvai pasiekti vienos spintos tankį, didesnį nei 30 kW. Todėl tai gali sutaupyti daug vietos, dar labiau pagerinti spintelių išdėstymo viename duomenų centre tankį ir pagerinti duomenų centro vieneto ploto panaudojimo rodiklį.
Tačiau šiuo metu skysčių aušinimo pramonėje nėra vieningos technologijos ir konstrukcijos standarto, o palyginti su tradiciniu oru aušinamu vėsinimu, skysto aušinimo duomenų centrų statybos kaina vis dar yra per didelė. Sparti skysčių aušinimo technologijų plėtra ir vieningų technologijų bei statybos standartų trūkumas atnešė didelių iššūkių vėlesniam valdymui ir priežiūrai.
Šiuo metu pagrindinės aušinimo skysčiais technologijos apima netiesioginio aušinimo skysčiu technologiją, kurią reprezentuoja šalto plokštės skysčio aušinimo sistema, ir tiesioginio aušinimo skysčiu technologiją, kurią atstovauja panardinamojo skysčio aušinimo sistema. Dėl šilumos išsklaidymo projektų skirtumų tarp jų taip pat yra reikšmingų šilumos išsklaidymo efektyvumo skirtumų.
Netiesioginio šilumos išsklaidymo technologija pasiekiama susiliečiant su procesorių, atminties, GPU, standžiųjų diskų ir kitų laikmenų, tokių kaip šaltos plokštės, paviršiai, naudojant aušinimo skysčio srautą šilumai pašalinti. Be šaltų plokščių ir kitų terpių, netiesioginio aušinimo skysčiais technologija taip pat apima tokius komponentus kaip šilumokaičiai, vamzdynai, siurbliai, aušinimo skystis ir valdymo sistemos. Šaltosios plokštelės skysčio aušinimo sistema tapo pagrindiniu netiesioginio aušinimo skysčiu technologijos sprendimu. Pagrindiniai netiesioginio aušinimo skysčiais technologijos pranašumai yra tai, kad jai nereikia keisti esamų serverių formos, jos projektavimo techniniai sunkumai yra nedideli, diegimo sunkumai yra palyginti nedideli ir vėlesnio veikimo bei priežiūros valdymas yra palyginti nedidelis. Be to, dėl etilenglikolio vandeninio tirpalo naudojimo kaip aušinimo terpės, kaina yra mažesnė.
Trūkumas yra tas, kad šilumos išsklaidymo efektyvumas yra palyginti mažas, o dėl didelio komponentų skaičiaus gedimo lygis yra santykinai didesnis. Šiuo metu šalto plokštės skysčio aušinimo sistema tapo pageidaujamu sprendimu daugeliui duomenų centrų.
Tiesioginio aušinimo skysčiu technologija reiškia tiesioginį procesoriaus, GPU, pagrindinės plokštės, atminties ir kt. kontaktą su aušinimo skysčiu, kuris tiesiogiai teka per aparatūros paviršių, kad sugertų ir pašalintų šilumą. Šiuo metu tiesioginio aušinimo skysčiais technologija apima panardinamojo skysčio aušinimo sistemas ir purškiamojo skysčio aušinimo sistemas. Priklausomai nuo to, ar aušinimo terpėje vyksta fazių pasikeitimas, ją galima suskirstyti į vienfazį panardinimą ir fazės keitimo panardinimą.
Palyginti su netiesioginio šilumos išsklaidymo technologija, tiesioginio aušinimo skysčiais technologija neturi tarpinės laidžios terpės tarp skysčio ir šilumos šaltinio, o šiluma gali būti perduodama tiesiogiai į skystį, todėl šilumos išsklaidymo efektyvumas yra didesnis. Tačiau tiesioginio aušinimo skysčiu technologiją sudėtingiau ir brangiau įdiegti, nes reikia perprojektuoti ir pertvarkyti visą duomenų centrą. Šiuo metu tiesioginio aušinimo skysčiu technologija dažniausiai naudojama scenarijuose, kuriems reikalingas didelis šilumos išsklaidymo efektyvumas.
Šiuo metu, kai šaltos plokštės skysčio aušinimo sistema tampa brandesnė, ji taps pagrindine aušinimo skysčiu technologija, kuri pirmiausia patenka į duomenų centrus. Tobulėjant technologijoms ir standartizuojant taip pat bus išspręstos sąnaudos, eksploatacija ir priežiūra, saugumas ir kiti klausimai, kurie turi įtakos šalto plokštelinio aušinimo skysčio aušinimo technologijos populiarėjimui.
Nuolat tobulėjant technologijoms, panardintos skysčių aušinimo sistemos taip pat bus plačiai naudojamos naujose didelio tankio duomenų centruose, toliau gerinant duomenų centrų šilumos išsklaidymo efektyvumą ir žymiai padidinant skaičiavimo galią.
