Serverio aušinimo skysčiu technologijos plėtros būklės tyrimas namuose ir užsienyje

Efektyvus mikroelektronikos ir elektros įrangos šilumos išsklaidymas visada buvo vienas iš pagrindinių šiuolaikinių šilumos perdavimo technologijų pritaikymo būdų.

[1]. Elektroninio apdorojimo lustų integracija tampa vis didesnė, tačiau apimtys vis mažėja. CPU gamybos procesas pasikeitė nuo 65 nanometrų iki 32 nanometrų kaip pagrindinės eros, o GPU įžengė į 28 nanometrų erą, dėl kurios atsirado didelis šilumos srautas. Tankio šilumos išsklaidymo problema

[2]. CPU lusto šiluminė galia išaugo nuo maždaug 105 W/m2 1 Yi prieš keletą metų iki maždaug 106 W/m 2 1 Yi dabar.

[3]. Jei šilumos išsklaidymas yra prastas, susidariusi pernelyg aukšta temperatūra ne tik sumažins lusto darbinį stabilumą ir padidins klaidų dažnį, bet ir sukels pernelyg didelį šiluminį įtampą dėl per didelio temperatūros skirtumo tarp modulio vidinės ir išorinės aplinkos. , kuris turi įtakos lusto elektriniam veikimui. Darbo dažnis, mechaninis stiprumas ir patikimumas. Tyrimai ir praktiniai pritaikymai parodė, kad elektroninių komponentų gedimų dažnis didėja eksponentiškai didėjant darbo temperatūrai

[4]. Kiekvieną kartą, kai vieno puslaidininkinio komponento temperatūra pakyla 10 laipsnių Celsijaus, sistemos patikimumas sumažės 50%. Kadangi aukšta temperatūra gali turėti labai žalingą poveikį elektroninių komponentų veikimui, pavyzdžiui, aukšta temperatūra gali kelti pavojų puslaidininkių sandūrai, pažeisti grandinės jungties sąsają, padidinti laidininko atsparumą ir susidaryti mechaninių įtempių pažeidimų, rodo tyrimai. kad daugiau nei 55% Elektroninės įrangos gedimo režimą sukelia per didelė temperatūra

[5]. Nuo serverio atsiradimo jo sistemos šilumos išsklaidymą visada lydėjo jo plėtra ir jo negalima pašalinti. Dažniausiai serveriai naudoja šaltą orą, kad aušintų įrenginį. Tobulėjant superkompiuteriams, lustų integravimas ir skaičiavimo greitis ir toliau didėja, energijos suvartojimas taip pat didėja, o šilumos išsklaidymo problema tampa vis ryškesnė. Tradicinis oru aušinamas šilumos išsklaidymo metodas yra tiesioginis šilumos perdavimo būdas, pagrįstas vienfazio skysčio konvekciniu šilumos perdavimo metodu, o priverstinio oro aušinimo metodas gali būti naudojamas tik elektroniniams prietaisams, kurių šilumos srauto tankis ne didesnis kaip 10W/cm2, ir atrodo, kad šilumos srauto tankis yra didesnis nei 10W/cm2. Bejėgis.

Pastaraisiais metais vis labiau bręsta vidaus informatizacijos plėtra, keliami aukštesni reikalavimai informacinės sistemos infrastruktūrai – duomenų centrų technologijai. Duomenų centrui didėjant duomenų, kuriuos reikia apdoroti, kiekiui, didėja ir duomenų centro mastas.

Sparčiai augant duomenų apdorojimo verslo paklausai ir sparčiai vystantis kompiuterių ir tinklų technologijoms, didelės įmonės, tokios kaip bankininkystė, draudimas, vertybiniai popieriai ir kitos finansų pramonės, transporto, medicinos ir sveikatos bei kitos didelės įmonės ir vyriausybinės agentūros iš eilės sukūrė daug duomenų. centrai. Duomenų paslaugų ir IT technologijų poreikių skatinamas mano šalies' duomenų centrų statybos dabar įžengė į spartaus vystymosi laikotarpį, o debesų kompiuterijos centrai ir duomenų centrai atsirado visur.

Kadangi dabartinis pagrindinis vėsinimo būdas yra aušinimas oru, didžiulis duomenų centras reiškia milžiniškas sąskaitas už elektrą. Statant duomenų centrus, didžiulis duomenų centrų energijos suvartojimas sulaukė ir įvairių visuomenės pramonės šakų dėmesio. Pavyzdžiui, 2013 metais duomenų centrų Kinijoje buvo apie 45 000, o metinis energijos suvartojimas – apie 20 milijardų kWh; tikimasi, kad iki 2020 metų duomenų centrų skaičius Kinijoje viršys 80 000, o metinis energijos suvartojimas viršys 40 mlrd. Kilovatvalandės (duomenų šaltinis: ICTresearch).

Kinijoje yra begalė didelio masto duomenų centrų, kurių eksploatacinės elektros sąnaudos siekia milijonus ar net dešimtis milijonų dolerių, o duomenų centrai tapo daug energijos vartojančiais"duobėmis be dugno." Dabartinių duomenų centrų energijos vartojimo efektyvumo koeficientas nėra aukštas.

Taip yra todėl, kad susijusios skaičiavimo technologijos, maitinimo tiekimo technologijos ir aušinimo technologijos išsivystė iš istorijos. Tradicinis duomenų centrų dizainas siekia našumo, o naujos kartos duomenų centrai turi siekti energijos vartojimo efektyvumo (PUE), ty duomenų centrų energijos naudojimo, atsižvelgiant į šiandienos' energijos trūkumą ir spartų energijos sąnaudų augimą. . Atsižvelgiant į vis labiau šylantį pasaulinį klimatą, vis griežtesnį energijos suvartojimą ir didėjančias energijos sąnaudas, duomenų centro didelio energijos suvartojimo skyrius susiduria su dideliais iššūkiais mažinant energijos suvartojimą, gerinant išteklių panaudojimą ir taupant išlaidas. Vis daugiau duomenų centrų vadovų ir IT pardavėjų dėmesio tapo neišvengiama duomenų centrų plėtros tendencija ateityje. Atitinkamos nacionalinės institucijos vis daugiau dėmesio skiria energijos suvartojimo valdymo duomenų centruose klausimui. 2013 m. pradžioje&citata;Pramonės ir informacinių technologijų ministerija, Plėtros ir reformų komisija, Žemės ir išteklių ministerija, Elektros energetikos reguliavimo komisija ir Energetikos administracija: Vadovaujančios nuomonės dėl duomenų centrų statybos ir išdėstymo [GG ] quot; (Pramonės ir informacinių technologijų ministerija Unicom, 2013, 13 psl.) kelia labai specifinius reikalavimus , Būtina skatinti bendrą duomenų centrų vietos planavimą ir atsižvelgti į išteklius bei aplinkos veiksnius, skatinti intensyvų išteklių naudojimą, gerinti lygį. energijos taupymo ir emisijų mažinimo; įdiegti atitinkamus standartus, atitinkančius naujos kartos žaliųjų duomenų centrų reikalavimus, optimizuoti šalto ir karšto oro srautų išdėstymą kompiuterių salėje ir pritaikyti tikslų oro tiekimą, tokias priemones kaip greitas šilumos šaltinių aušinimas, siekiant sumažinti veiklos sąnaudas kompiuterių kambario statyba, pagrindinės įrangos parinkimas ir kt., siekiant užtikrinti, kad naujai pastatytų didelio masto duomenų centrų PUE vertė, ty duomenų centro energijos panaudojimo rodiklis, pasiektų žemiau 1,5, ir stengtis sumažinti PUE vertę duomenų centras po transformacijos Į žemiau 2.

Šiuo metu duomenų centruose plačiai naudojamų naujų stovo serverių ir blade serverių šilumos tankis kasmet didėja. Tradicinės oro kondicionavimo sistemos, kuriose naudojama oro aušinimo technologija, nepajėgė patenkinti tokių didelio tankio kompiuterių patalpų vėsinimo reikalavimų. Duomenų centrų infrastruktūros projektuotojai turi rasti kitą būdą, kaip rasti efektyvų ir pagrįstą vėsinimo režimą.

Yra daug techninių priemonių, leidžiančių sumažinti duomenų centrų energijos sąnaudas, tačiau esminė problema yra ne duomenų centrų statybos metodų problemos sprendimas, o kompiuterių ir kitos įrangos aušinimo metodų perversmas. Sprendžiant iš naujausių tyrimų pažangos šalyje ir užsienyje, naujos kartos skysčiu aušinamų kompiuterių (arba skysčiu aušinamų serverių) sukūrimas ir skystų šaltnešių naudojimas pakeičiant orą aušinant kompiuterio šildymo elementus yra technologinė revoliucija ateities kompiuteriuose. įranga.