Confronto tra cinque tecnologie di gestione termica dei server, il DLC monofase è più efficace
Recentemente, in una conferenza tecnica organizzata da DCD, l'esperto tecnico Dell Dr. Tim Shedd ha rivelato in un rapporto speciale intitolato "Confronto delle prestazioni di cinque tecnologie di gestione termica dei server nei data center" che le principali tecnologie di raffreddamento dei data center includono il raffreddamento ad aria, l'immersione monofase , immersione a due fasi, raffreddamento a liquido diretto a due fasi Confronto tra ricerca e test sul raffreddamento a liquido diretto monofase (DLC, piastra fredda).
Entro il 2025, la potenza dei chip CPU o GPU raggiungerà generalmente i 500 W, mentre l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico hanno spinto la potenza delle GPU fino a 700 W, con una previsione di 1000 W nel prossimo futuro. Ancora più importante, pur aumentando la potenza, sono necessarie temperature di confezionamento del chip più basse e differenze di temperatura minori per garantire il normale funzionamento del chip. Più avanzata è la tecnologia dei semiconduttori, minore è la dimensione del transistor e maggiore è la corrente di dispersione, che aumenta esponenzialmente con la temperatura. Pertanto, la sfida dei sistemi di gestione termica si intensifica.
Alcuni anni fa, quando il TDP del processore era di circa 250 W, queste cinque tecnologie di gestione termica erano in grado di fornire un raffreddamento molto efficiente per i tipici armadi dei data center, come l'implementazione di 32 server doppi da 250 W montati su rack negli armadi dei data center. Per un server montato su rack 2U, il rapporto ha osservato una differenza di temperatura di circa 26 gradi tra la confezione del chip e l'aria che scorre attraverso il server. Pertanto, è abbastanza ragionevole mantenere la temperatura del chip intorno ai 51 gradi con solo 25 gradi di aria fredda. A questo punto, l'efficienza del raffreddamento ad aria per un singolo server è equivalente al raffreddamento ad immersione monofase.
Attualmente, la potenza di un singolo processore è aumentata da 350 W a 400 W e la differenza di temperatura necessaria per rimuovere il calore dal chip all'acqua di raffreddamento dell'impianto è in costante aumento. Allo stesso modo, per il raffreddamento viene utilizzato un cabinet con 32 server doppi da 350 W montati su rack. La differenza di temperatura tra l'aria e l'imballaggio del chip durante il raffreddamento ad aria (1U) supera i 50 gradi, il che significa che quando il server viene raffreddato con aria fredda a 25 gradi, la temperatura del processore raggiungerà i 75 gradi, avvicinandosi al limite di temperatura operativa del processore. Si può notare che l'attuale potenza del processore è aumentata a 350 W-400 W e il raffreddamento ad aria è molto vicino al limite effettivo, il che significa che di solito è necessaria aria più fresca, esacerbando così il consumo di energia di raffreddamento.
Nei prossimi due o tre anni, il TDP dei processori aumenterà generalmente fino a 500 W e il raffreddamento ad aria dovrà affrontare sfide considerevoli, richiedendo metodi innovativi di progettazione dei dissipatori di calore o facendo affidamento su dimensioni più grandi per consentire a più aria di entrare e raffreddare i processori. A questo punto, la differenza di temperatura tra il raffreddamento ad aria (1U), il raffreddamento ad immersione monofase e il confezionamento dei chip supera i 60 gradi C; Il raffreddamento ad immersione a due fasi è ancora efficace e la differenza di temperatura aumenterà fino a circa 34 gradi; L'intervallo di differenza di temperatura tra DLC bifase e DLC monofase (1 lpm) non è significativo, circa 25 gradi; L'intervallo di differenza di temperatura del DLC monofase (2 lpm) è inferiore, circa 17 gradi.
Rispetto agli altri quattro metodi di raffreddamento del data center, il raffreddamento diretto a liquido (DLC) monofase ha la massima efficienza termica e può fornire un potenziale modo per ottenere una migliore sostenibilità e migliorare l'efficienza.
