Daldırma Soğutma Teknolojisi: Veri Merkezi Isı Yönetiminin Geleceği

Raf güç tüketimi benzeri görülmemiş seviyelere fırladıkça, veri merkezi endüstrisi büyük bir dönüşüm geçiriyor. Yoğun hesaplama gerektiren Yapay Zeka (AI) ve Yüksek Performanslı Bilgi İşlem (HPC) uygulamaları tarafından yönlendirilen veri merkezleri, 10-20 kilovat dağıtan raflar için hava soğutma stratejileri kullanmaktan, artık NVIDIA'nın Grace Blackwell süper çipleri tarafından desteklenen 120 kilovatlık rafları idare edebilen soğutma sistemlerine ihtiyaç duymaya hızla geçti - sadece tek bir sunucu kabininin soğutma ihtiyaçları için!

Geleneksel hava soğutma teknolojisi artık bu kadar yüksek ısı dağılımı taleplerini karşılamak için yeterli değildir ve bu da gelişmiş sıvı soğutma çözümlerinin geliştirilmesinin önünü açmaktadır. Mevcut ana akım sıvı soğutma seçenekleri temel olarak iki kategoriye ayrılır:"çipe doğrudan"Ve"daldırma"soğutma. Geleneksel hava soğutma yöntemlerinden farklı olarak, bu teknolojiler ekipmandan ısıyı dağıtmak için su veya yalıtım sıvıları gibi sıvı ortamlar kullanır.

Bu makale şunları araştırıyor:daldırma soğutma teknolojisi, çalışma prensiplerini, avantajlarını, zorluklarını ve yüksek güç ortamlarındaki potansiyel uygulamalarını analiz ediyor.

Daldırma Soğutma Teknolojisi: Tamamen Su Altında Kalan Bileşenler

Daldırma soğutma teknolojisi sunucuları ve diğer elektronik bileşenleri tamamen yalıtkan bir sıvıya batırır. Ekipman çalışma sırasında ısı ürettiğinden, bu ısı çevredeki soğutma ortamına aktarılır. Isınan sıvı yüzeye çıkar, ısıyı dağıtmak için soğutma sistemine yönlendirilir ve ardından ekipmanı barındıran ilk sıvı haznesine geri döner.

Daldırma soğutmanın iki türü vardır:

1. Tek Fazlı Daldırma Soğutma

Bu sistem tüm sunucuları ve BT ekipmanlarını yalıtkan bir sıvıya tamamen daldırır. CPU'lar veya GPU'lar gibi bileşenlerin sıcaklığı arttığında, sıvı üretilen ısıyı emer. Isıtılmış sıvı daha sonra soğutulduğu bir ısı değişim ünitesine pompalanır ve soğutulmuş sıvı ekipmanın sıvı haznesine geri döndürülür.

Avantajları:

●Tam ısı emilimi:Sunucuların (GPU, CPU, bellek modülleri vb.) ürettiği tüm ısı, soğutma sistemi tarafından toplanıp dağıtılır.

●Yalıtım sıvısı:Komponentlerin kısa devrelerden korunmasını sağlar.

Zorluklar:

●Termal Tasarım Gücü (TDP) sınırlamaları:GPU'nun TDP'si 700 watt'ı aştığında, tek fazlı daldırma yöntemi etkili soğutma sağlamada zorluk çekebilir.

●Altyapı yatırımı:Büyük, ağır sıvı rezervuarları da dahil olmak üzere veri merkezi altyapısının yeniden tasarlanması için önemli yatırımlar gereklidir. Bu, büyük ölçekli yenilemeleri ve yapısal güçlendirmeleri barındırabilen yeni veri merkezleri veya mevcut tesisler için daha uygun hale getirir.

●Yalıtım sıvılarıyla uyumluluk:Hasarı önlemek için tüm bileşenler (sunucular, konektörler, baskılı devre kartları vb.) yalıtım sıvısıyla uyumlu olmalıdır. Bu genellikle sunucularda özel ekipman veya değişiklikler gerektirir.

●Mekanik yeniden tasarımlar:Fiber optik konnektörler gibi bazı sunucu bileşenleri, daldırma ortamında düzgün çalışmaz ve mekanik değişikliklere ihtiyaç duyar.

●Yangın tehlikesi:Daldırma soğutmada kullanılan sıvılar, çoğunlukla hidrokarbon bazlı olup yanıcıdır ve veri merkezinde yangın çıkması durumunda önemli riskler oluşturur.

●Bakım zorlukları:Herhangi bir bakım çalışması, sunucuların sıvı haznesinden vinçlerle çıkarılmasını ve onarımlara başlanmadan önce sıvının boşalması için 30 dakikalık bir bekleme süresini gerektirir.

●Kirlenme sorunları:Soğutma sıvısı kirlenirse (örneğin su), rezervuarın boşaltılması ve temizlenmesi gerekir; bu da bir güne kadar arızaya neden olabilir.

2. İki Fazlı Daldırma Soğutma

Tek fazlı daldırmaya benzer şekilde, bu sistem sunucuları ve BT ekipmanlarını yalıtkan bir sıvıya daldırır. Ancak, bileşenler ısındığında, sıvı kaynamaya başlar ve buhar üretir. Bu buhar, bir soğutma suyu boru ağının kurulu olduğu sıvı rezervuarının tepesine yükselir. Buhar, soğutma borularıyla temas ettiğinde yoğunlaşır, tekrar sıvıya dönüşür ve rezervuara geri damlar. Bu arada, soğutma borularındaki ısıtılmış su, ısıyı ekipmandan ve veri merkezinden uzaklaştırır.

Avantajları:

●Tam ısı emilimi:Tek fazlı daldırma sistemine benzer şekilde, bu sistem sunuculardan (GPU, CPU, bellek modülleri vb.) gelen tüm ısıyı tamamen emerek verimli bir soğutma sağlar.

●Yüksek TDP'leri destekler:İki fazlı daldırma soğutma, tek fazlı sistemlere kıyasla çok daha yüksek ısı yüklerini karşılayabilir.

●Yalıtım sıvısı:Kısa devreleri önleyerek ekipmanın güvenli çalışmasını sağlar.

Zorluklar:

●Yalıtım sıvılarıyla uyumluluk:Tek fazlı daldırma işlemine benzer şekilde, hasar görmemesi için tüm bileşenlerin yalıtım sıvısıyla uyumlu olması gerekir, bu da özel ekipman veya sunucu modifikasyonları gerektirir.

●Kavitasyon hasarı:İki fazlı sistemlerde kaynatma işlemi kavitasyona neden olabilir ve bu da BT bileşenlerine, baskılı devre kartlarına ve lehim bağlantılarına zarar verebilir.

●Altyapı yatırımı:Tek fazlı sistemlerde olduğu gibi, iki fazlı daldırma soğutma da ek ağırlığı karşılamak için büyük rezervuarlar ve güçlendirilmiş bina yapıları gibi altyapıya büyük yatırımlar yapılmasını gerektirir.

●Bakım zorlukları:Rezervuarların ve daldırma cihazlarının ağırlığı nedeniyle bakım çalışmaları genellikle vinç gerektirir ve bu da uzun süreli duruşlara neden olur.

●Çevresel etki:Sıvı haznesi bakım için her açıldığında, perfloroalkil maddeler (PFAS) buharları atmosfere salınır. Bu, soğutma sıvısının yıllık yaklaşık %10'luk bir kaybına (yüzlerce litre) neden olur ve bu da çevresel kaygılara katkıda bulunur.

Sonuç: Veri Merkezi Soğutmasının Geleceği

Son derece yüksek ısı yüklerini verimli bir şekilde idare etme becerisine sahip olan daldırma soğutma teknolojisi, özellikle AI, HPC ve diğer yoğun uygulamaları desteklemek üzere tasarlanmış olanlar olmak üzere modern veri merkezleri için hızla önemli bir çözüm haline geliyor. Bu sistemlerin ısı yönetimi ve enerji verimliliği açısından açık avantajları olsa da, önemli altyapı gereksinimleri, çevresel etki potansiyeli ve bakım zorlukları dikkatlice değerlendirilmelidir.

Yüksek performanslı bilgi işlem talebi artmaya devam ederken, daldırma soğutma sistemleri, veri merkezlerinin artan güç tüketimi ve ısı dağılımı ihtiyaçlarını yönetirken etkili bir şekilde ölçeklenebilmesini sağlamada kritik bir rol oynamaya hazırlanıyor.

Şu andaTongyu Teknolojisi, termal çözümlerin önde gelen sağlayıcılarından biriyiz. Veri merkezinizin ihtiyaçlarına göre uyarlanmış özelleştirilmiş soğutma çözümleri için bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.