Teknologi Pendinginan Imersi: Masa Depan Manajemen Panas Pusat Data

Seiring melonjaknya konsumsi daya rak ke tingkat yang belum pernah terjadi sebelumnya, industri pusat data tengah mengalami transformasi besar-besaran. Didorong oleh aplikasi Kecerdasan Buatan (AI) dan Komputasi Berkinerja Tinggi (HPC) yang membutuhkan komputasi intensif, pusat data telah beralih dengan cepat dari penggunaan strategi pendinginan udara untuk rak yang membuang daya 10-20 kilowatt menjadi kini memerlukan sistem pendingin yang mampu menangani rak 120 kilowatt yang ditenagai oleh chip super Grace Blackwell NVIDIA—hanya untuk kebutuhan pendinginan satu kabinet server!

Teknologi pendingin udara tradisional tidak lagi memadai untuk mengatasi tuntutan pembuangan panas yang tinggi, sehingga membuka jalan bagi pengembangan solusi pendinginan cair yang canggih. Pilihan pendinginan cair arus utama saat ini terutama dibagi menjadi dua kategori:"langsung ke chip"Dan"pencelupan"pendinginan. Tidak seperti metode pendinginan udara tradisional, teknologi ini menggunakan media cair seperti air atau cairan isolasi untuk menghilangkan panas dari peralatan.

Artikel ini membahasteknologi pendinginan imersi, menganalisis prinsip kerja, keuntungan, tantangan, dan potensi penerapannya di lingkungan berdaya tinggi.

Teknologi Pendinginan Imersi: Komponen yang Terendam Sepenuhnya

Teknologi pendinginan imersi menenggelamkan server dan komponen elektronik lainnya sepenuhnya dalam cairan isolasi. Saat peralatan menghasilkan panas selama pengoperasian, panas ini dipindahkan ke media pendingin di sekitarnya. Cairan yang dipanaskan naik ke permukaan, diarahkan ke sistem pendingin untuk menghilangkan panas, lalu kembali ke reservoir cairan awal yang menampung peralatan.

Ada dua jenis pendinginan imersi:

1. Pendinginan Perendaman Fase Tunggal

Sistem ini merendam seluruh server dan peralatan TI dalam cairan isolasi. Saat suhu komponen seperti CPU atau GPU meningkat, cairan menyerap panas yang dihasilkan. Cairan yang dipanaskan kemudian dipompa ke unit penukar panas tempat cairan tersebut didinginkan, dan cairan yang didinginkan dikembalikan ke reservoir cairan peralatan.

Keuntungan:

●Penyerapan panas lengkap:Semua panas yang dihasilkan oleh server (GPU, CPU, modul memori, dll.) dikumpulkan dan dihilangkan oleh sistem pendingin.

●Cairan isolasi:Memastikan bahwa komponen tetap terlindungi dari korsleting.

Tantangan:

●Keterbatasan Daya Desain Termal (TDP):Ketika TDP GPU melebihi 700 watt, perendaman fase tunggal mungkin kesulitan menyediakan pendinginan yang efektif.

●Investasi infrastruktur:Investasi yang signifikan diperlukan untuk mendesain ulang infrastruktur pusat data, termasuk reservoir cairan yang besar dan berat. Hal ini membuatnya lebih cocok untuk pusat data baru atau fasilitas yang sudah ada yang dapat mengakomodasi renovasi skala besar dan penguatan struktural.

●Kompatibilitas dengan cairan isolasi:Semua komponen (server, konektor, papan sirkuit cetak, dll.) harus kompatibel dengan cairan isolasi untuk mencegah kerusakan. Hal ini sering kali memerlukan peralatan khusus atau modifikasi pada server.

●Desain ulang mekanis:Beberapa komponen server, seperti konektor serat optik, tidak berfungsi dengan baik dalam lingkungan pencelupan dan memerlukan modifikasi mekanis.

●Bahaya kebakaran:Cairan yang digunakan dalam pendinginan imersi, sering kali berbasis hidrokarbon, mudah terbakar dan menimbulkan risiko signifikan jika terjadi kebakaran di pusat data.

●Kesulitan pemeliharaan:Setiap pekerjaan pemeliharaan memerlukan derek untuk mengangkat server dari reservoir cairan, diikuti dengan masa tunggu selama 30 menit agar cairan terkuras sebelum perbaikan dapat dimulai.

●Masalah kontaminasi:Jika cairan pendingin terkontaminasi (misalnya, air), reservoir perlu dikuras dan dibersihkan, yang dapat mengakibatkan waktu henti hingga satu hari.

2. Pendinginan Imersi Dua Fase

Mirip dengan perendaman fase tunggal, sistem ini merendam server dan peralatan TI dalam cairan isolasi. Namun, saat komponen memanas, cairan mulai mendidih dan menghasilkan uap. Uap ini naik ke atas reservoir cairan, tempat jaringan pipa air pendingin dipasang. Uap mengembun saat bersentuhan dengan pipa pendingin, berubah kembali menjadi cairan dan menetes kembali ke reservoir. Sementara itu, air panas di pipa pendingin membawa panas menjauh dari peralatan dan keluar dari pusat data.

Keuntungan:

●Penyerapan panas lengkap:Seperti perendaman fase tunggal, sistem ini sepenuhnya menyerap semua panas dari server (GPU, CPU, modul memori, dll.) untuk pendinginan yang efisien.

●Mendukung TDP tinggi:Pendinginan imersi dua fase dapat menangani beban panas yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sistem fase tunggal.

●Cairan isolasi:Mencegah hubungan arus pendek, memastikan pengoperasian peralatan yang aman.

Tantangan:

●Kompatibilitas dengan cairan isolasi:Mirip dengan perendaman fase tunggal, semua komponen harus kompatibel dengan cairan isolasi untuk menghindari kerusakan, memerlukan peralatan khusus atau modifikasi server.

●Kerusakan kavitasi:Proses perebusan dalam sistem dua fase dapat menyebabkan kavitasi, yang dapat merusak komponen TI, papan sirkuit cetak, dan sambungan solder.

●Investasi infrastruktur:Seperti sistem fase tunggal, pendinginan imersi dua fase membutuhkan investasi besar dalam infrastruktur, termasuk reservoir besar dan struktur bangunan yang diperkuat untuk menampung bobot tambahan.

●Tantangan pemeliharaan:Karena berat reservoir dan perangkat perendaman, pekerjaan pemeliharaan biasanya memerlukan derek, yang menyebabkan waktu henti dalam waktu lama.

●Dampak lingkungan:Setiap kali reservoir cairan dibuka untuk perawatan, uap zat perfluoroalkil (PFAS) dilepaskan ke atmosfer. Hal ini mengakibatkan hilangnya cairan pendingin sekitar 10% per tahun (ratusan liter), yang berkontribusi terhadap masalah lingkungan.

Kesimpulan: Masa Depan Pendinginan Pusat Data

Teknologi pendinginan imersi, dengan kemampuannya menangani beban panas yang sangat tinggi secara efisien, dengan cepat menjadi solusi utama bagi pusat data modern, khususnya yang dirancang untuk mendukung AI, HPC, dan aplikasi intensif lainnya. Meskipun ada manfaat yang jelas bagi sistem ini dalam hal manajemen panas dan efisiensi energi, persyaratan infrastruktur yang signifikan, potensi dampak lingkungan, dan tantangan pemeliharaan harus dipertimbangkan secara saksama.

Karena permintaan untuk komputasi berperforma tinggi terus meningkat, sistem pendinginan imersi siap memainkan peran penting dalam memastikan bahwa pusat data dapat diskalakan secara efektif sambil mengelola peningkatan konsumsi daya dan kebutuhan pembuangan panas.

PadaTeknologi Tongyu, kami adalah penyedia solusi termal terkemuka. Jangan ragu untuk menghubungi kami untuk solusi pendinginan khusus yang disesuaikan dengan kebutuhan pusat data Anda.