Skysčio aušinimo technologijos revoliucija duomenų centruose
Naujoviškai tobulėjant technologijoms, tokioms kaip dirbtinis intelektas, debesų kompiuterija ir dideli duomenys, duomenų centrai ir ryšių įranga, kaip informacinė infrastruktūra, atlieka vis daugiau skaičiavimų. Sparčiai didėjant skaičiavimo galiai duomenų centruose, padidėjo pavienių spintelių galios tankis, o tai kelia didesnius reikalavimus šilumos išsklaidymo efektyvumui. Kita vertus, pagal „dvigubos anglies dioksido“ politiką duomenų centrai, kaip „pagrindiniai energijos vartotojai“, privalo nuolat mažinti savo PUE rodiklius, kad sumažintų šaldymo sistemos elektros suvartojimą. Tačiau tradicinis aušinimas oru nebegali atitikti aukščiau nurodytų šilumos išsklaidymo reikalavimų, atsirado aušinimo skysčiu technologija.
Prieš 10 metų rinkoje parduodamas aukščiausios klasės duomenų centro GPU buvo NVIDIA K40, kurio šiluminė projektinė galia (TDP) buvo 235 W. Kai 2020 m. NVIDIA išleido A100, TDP buvo beveik 400 W, o naudojant naujausią H100 lustą TDP išaugo iki 700 W. Vieno didelio našumo AI lusto šiluminės konstrukcijos energijos suvartojimas pasiekė 1000 W. Suprantama, kad „Intel“ kuria lustą, kurio galia gali siekti 1,5 kW. Konkurencija dirbtinio intelekto srityje galiausiai susiveda į konkurenciją dėl skaičiavimo galios, o pagrindinė didelių skaičiavimo lustų kliūtis yra jų šilumos išsklaidymo galimybė. Kai lusto TDP viršija 1000 W, reikia naudoti aušinimo skysčiu technologiją.
Skysčio aušinimo technologija gali veiksmingai išspręsti didelio tankio diegimo ir vietinio perkaitimo kompiuterių kambariuose problemas, tarp kurių aušinimas panardinamu skysčiu turi išskirtinių pranašumų šilumos išsklaidymo ir energijos taupymo srityse. Panardinamasis aušinimas skysčiu yra tipiškas tiesioginio kontakto aušinimo skysčiu būdas, kai elektroniniai prietaisai panardinami į aušinimo skystį, o susidariusi šiluma tiesiogiai perduodama aušinimo skysčiui ir praleidžiama per skysčio cirkuliaciją. Aušinimas panardinamuoju skysčiu gali būti suskirstytas į du tipus: vienfazis panardinamasis aušinimas skysčiu ir fazių kaitos aušinimas panardinamuoju skysčiu, atsižvelgiant į tai, ar elektroninių prietaisų aušinimo metu pasikeis naudojamas aušinimo skystis. Vienfazio privalumas yra tas, kad diegimo ir aušinimo terpės sąnaudos yra mažesnės ir nėra aušinimo skysčio perpildymo pavojaus; Fazių kaitos pranašumas yra didesnis šilumos išsklaidymo pajėgumas ir riba, tačiau jis vis tiek atsilieka nuo vienfazio pagal sąnaudas ir technologinę brandą.
Vienfazis panardinamasis aušinimas yra įtikinamas sprendimas duomenų centrams, ieškantiems efektyvaus ir patikimo šilumos valdymo. Šiuo metodu IT komponentai visiškai panardinami į specialiai sukurtą izoliacinį skystį. Šis skystis tiesiogiai sugeria šilumą iš serverio, panašiai kaip dviejų fazių panardinamasis aušinimas. Skirtingai nuo dviejų fazių sistemų, vienfazis aušinimo skystis nevirsta ir nevyksta fazių perėjimų. Jis išlieka skystas viso aušinimo proceso metu. Šildomas izoliacinis skystis cirkuliuoja per šilumokaitį aušinimo paskirstymo bloke (CDU). Šis šilumokaitis perduoda šiluminę energiją į nepriklausomą aušinimo terpę, paprastai uždaro ciklo vandens sistemą. Tada atvėsintas izoliacinis skystis pumpuojamas atgal į panardinamą baką, kad būtų užbaigtas aušinimo ciklas.
Dviejų fazių panardinamojo aušinimo sistemoje elektroniniai komponentai panardinami į izoliuotą šilumai laidžio skysčio vonią, kurios šilumos laidumas yra daug geresnis nei oro, vandens ar alyvos. Skirtumas tarp dviejų fazių panardinamo skysčio aušinimo yra tas, kad aušinimo skystyje vyksta fazinis perėjimas. Dviejų fazių aušinimo panardinamuoju skysčiu šilumos perdavimo kelias iš esmės yra toks pat kaip ir vienfazio aušinimo panardinamuoju skysčiu, o pagrindinis skirtumas yra tas, kad antrinis šoninis aušinimo skystis cirkuliuoja tik vidinėje panardinimo kameros srityje, o viršuje yra panardinimo kamera yra dujinė zona, o dugnas yra skysčio zona; IT įranga yra visiškai panardinta į žemos virimo temperatūros skystą aušinimo skystį, kuris sugeria šilumą iš įrangos ir užverda. Aukštos temperatūros dujinis aušinimo skystis, susidarantis garuojant, dėl mažo tankio palaipsniui kaupiasi panardinimo kameros viršuje ir keičia šilumą su viršuje įrengtu kondensatoriumi, kondensuodamasis į žemos temperatūros skystą aušinimo skystį. Tada jis, veikiamas gravitacijos, teka atgal į kameros apačią, todėl IT įranga išsklaido šilumą.
Kuriant naujovišką šilumos išsklaidymo technologiją, nesvarbu, ar tai būtų lustai, ar elektroniniai prietaisai, gaminių apimtis, projektavimo kaina, patikimumas ir kiti aspektai yra slenksčiai, kurių įmonės negali išvengti. Tai irgi problemos, kurias turi subalansuoti ir išspręsti šilumos išsklaidymo technologija. Kuriant produktus įvairioms šilumos išsklaidymo medžiagoms, technologijoms ir pritaikymo scenarijams gali būti naudojamos skirtingos derinimo technologijos, siekiant rasti optimalų sprendimą esamam modeliui.
