היתרונות של טכנולוגיית קירור נוזלי Cold Plate בתעשיית ה-ICT

נכון לעכשיו, טכנולוגיות קירור הנוזל המופעלות במרכזי כוח מחשוב מורכבות בעיקר מקירור נוזלי לוח קר, קירור נוזל בהתזה וקירור נוזל טבילה.

 

קירור נוזל בהתזה משחרר את תווך הקירור בצורה של תרסיס על מקור החום של השרת, ומשיג פיזור חום באמצעות אידוי וספיגת חום.

 

קירור נוזלי טבילה כרוך בהטבעה מלאה של כל רכיבי השרת או השרת בנוזל קירור, פיזור חום באמצעות מגע ישיר. בהשוואה לקירור נוזלי בצלחת קרה, טכנולוגיות קירור נוזלי ריסוס וטבילה יכולות להשיג יעילות קירור גבוהה יותר במקרים של צפיפות הספק גבוהה במיוחד.

 

עם זאת, טכנולוגיות קירור נוזלי ריסוס וטבילה מורכבות יחסית ליישום ותחזוקה, כוללות יותר שיקולי בטיחות וסביבתיים, ודורשות יותר השקעה. בהשוואה לטכנולוגיות קירור נוזל מגע ישיר, קירור נוזלי פלטה קרה מציע את היתרונות הבאים:

 

 

I High Density: פריסת צומת בצפיפות גבוהה יכולה לשפר ביעילות את קיבולת המחשוב לכל מתלה

 

עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיות כמו בינה מלאכותית, ניתוח ביג דאטה, וירטואליזציה ומחשוב בעל ביצועים גבוהים, מרכזי כוח מחשוב דורשים יותר ויותר כוח מחשוב. עם זאת, יכולת הנשיאה המוגבלת של מרכזי כוח מחשוב, המוגבלת על ידי שטח בנייה ותקנות סביבתיות, הפכה לאתגר מרכזי. הגדלת צפיפות ההספק לכל מתלה הפכה לשיטה חיונית ליישב בעיה זו.

 

▲ מרכזי כוח מחשוב

 

בשנת 2022, צריכת החשמל של מעבדי השרתים מהדור הרביעי של אינטל עלתה על 350W למעבד, ומעבדי ה-GPU של NVIDIA עלו על 700W ליחידה, כאשר צפיפות מחשוב של AI מגיע בדרך כלל ל-50kW לכל מתלה. נכון לעכשיו, צפיפות ההספק לכל מתלה במרכזי כוח מחשוב מקוררים באוויר תומכת בדרך כלל רק ב-8-10kW. הסתמכות אך ורק על טכנולוגיית קירור אוויר מסורתית אינה יכולה עוד לענות על צורכי הקירור של צמתי מחשוב בצפיפות גבוהה. לכן, אימוץ טכנולוגיות קירור חדשות כדי להגביר את צפיפות פריסת הצמתים ולשפר את קיבולת המחשוב לכל מתלה הפך להיות חשוב במיוחד.

 

מערכת הקירור הנוזלית של הפלטה הקרה היא טכנולוגיית קירור יעילה להגדלת צפיפות הספק של המתלה.

 

• ביצועי קירור יעילים: טכנולוגיית קירור נוזלי פלטה קרה משלבת באופן הדוק את לוחות קירור נוזלים עם צמתי שרת, מסירה ישירות חום ומשיגה קירור יעיל, ובכך מאפשרת צפיפות הספק גבוהה יותר.
• טביעת רגל קטנה יותר: בנוסף לביצועי קירור יעילים, לטכנולוגיית קירור נוזלי פלטה קרה יש גם טביעת רגל קטנה יותר. השילוב ההדוק של לוחות קירור נוזלי עם צמתי שרת חוסך מקום, ומאפשר למרכזי כוח מחשוב לפרוס יותר צמתים בתוך שטח מוגבל, מה שמגביר עוד יותר את צפיפות קיבולת המחשוב.

 

 

II יעילות גבוהה: קירור נוזלים בצד מקור החום משפר מאוד את יעילות קירור השרת

 

בשל מאפייני ההעברה התרמית של האוויר, יעילות הקירור של טכנולוגיית קירור האוויר מוגבלת. המוליכות התרמית הנמוכה של האוויר והרגישות שלו לתנודות טמפרטורות סביבתיות משפיעות באופן משמעותי על ביצועי הקירור של מערכות קירור אוויר בסביבות בטמפרטורה גבוהה. יתרה מכך, יכולת הקירור של מערכות קירור אוויר מוגבלת גם על ידי מהירות זרימת האוויר ותנאי זרימת האוויר. לעומת זאת, טכנולוגיית קירור נוזלי, עם יעילות העברה תרמית גבוהה יותר וביצועי קירור יציבים יותר, מצטיינת בסביבות בצפיפות הספק גבוהה ובטמפרטורות גבוהות. לכן, יותר מרכזי כוח מחשוב עוברים לטכנולוגיית קירור נוזלי כדי לענות על הביקוש הגובר לכוח מחשוב.

 

▲ טכנולוגיית קירור נוזלי פלטה קרה

 

טכנולוגיית קירור נוזלי לוח קר מחליפה את האוויר בנוזל קירור כמדיום העברת החום, ומתעלת ישירות את נוזל הקירור אל מודולי השבבים המייצרים חום. באמצעות העברת חום במגע עקיף, החום שנוצר על ידי השבבים מוליך משם, מפחית את הטמפרטורה של מודולי השבבים ומשפר הן את יעילות הקירור והן את ביצועי המחשוב שלהם.

 

• קיבולת החום הסגולית של נוזלים גבוהה בהרבה מזו של גזים, כלומר כמות החום הנספגת/משתחררת ליחידת שינוי טמפרטורה גדולה בהרבה מזו של האוויר, מה שמוביל לשיפור ניכר ביעילות הקירור. לדוגמה, יעילות העברת החום של מים ליחידת נפח גדולה פי 3,500 מזו של אוויר, מה שמתמודד ביעילות עם אתגרי הקירור שמציבים שרתים בעלי צפיפות גבוהה יותר.
• בנוסף, על ידי החלפת קירור אוויר בקירור נוזלי, מתבטל הצורך במאווררים, מה שמפחית את צריכת האנרגיה התפעולית של מערכת הקירור כולה. בצומת טיפוסי אחד, כאשר 80% מהמעבד והזיכרון מכוסים על ידי לוחות קרים, ניתן להפחית את ה-PUE הקירור ל-1.15 ומטה. לכן, בהשוואה לקירור אוויר, קירור נוזלי מציע יכולת קירור גבוהה יותר עבור שבבים בודדים.

 

 

III אמינות גבוהה: תרחישים מתוכננים באופן מדעי מבטיחים פעולת מערכת אמינה ויציבה

 

נוזל הקירור בתוך מערכת הקירור הנוזלית הוא אחד מגורמי המפתח לשמירה על פעולתה הרגילה. תכנון מקצועי למניעת דליפות וניהול תפעולי הם חיוניים ליציבותן של מערכות קירור נוזלי פלטה קרה. לאחר שנים של פיתוח ושיפור, האמינות של טכנולוגיית קירור נוזלי הצלחת הקרה הובטחה היטב, כאשר אמצעי בטיחות כגון תכנון מניעת דליפות, ניטור דליפות מלא וניהול תקלות מספקים מניעת סיכוני תקלות מרובת זוויות ומקיפה, המבטיחים כי ציוד המערכת פועל בסביבה בטוחה ויציבה, ובכך מגן הן על הסביבה והן על בטיחות האדם.

 

▲ מערכת קירור נוזלי

 

מערכת הקירור הנוזלית של הפלטה הקרה משתמשת בתכנון מניעת דליפות בשלוש רמות, המבטיח אפס אירועי דליפה ברמת הצומת, הארון והחדר.

 

• בסיס הצומת אטום לחלוטין, מסוגל לכוון ולנקז מיד כל דליפה, ולמנוע מהם להשפיע על צמתים אחרים.
• הארון מצויד בעיצובי ספריי דליפה לחיבור מהיר ושסתומים אלקטרומגנטיים לבקרת נוזל קירור אוטומטית.
• החדר משתמש בעיצוב לולאה כפולה, המבטיח שדליפת ארון בודדת מבודדת ואינה משפיעה על הפעולה הרגילה של ארונות אחרים.

 

מערכת הקירור הנוזלית של הפלטה הקרה יכולה להשיג ניטור דליפות מלא. ארונות שלמים מצוידים ביכולות זיהוי נזילות בשלוש רמות, המספקות התראות נזילות מדויקות.

 

• צמתים משתמשים בשרוולי חבלים טבולים במים כדי לזהות נזילות ולדווח עליהן ל-BMC (בקר הניהול) לצורך ניטור והתראה.
• מחיצות הארונות מצוידות בחיישני דליפה פוטואלקטריים הן בכניסת המים והן ביציאה, עם התראות ניטור RMU (Ring Main Unit) המדווחות לפלטפורמת ניהול הרשת.
• מחליף חום אוויר-נוזל (דלת קירור נוזל) מנטר את מפלס המים באמצעות חיישני ציפה, והתרעות מדווחות לפלטפורמת ניהול הרשת באמצעות RMU.

 

 

IV צריכת אנרגיה נמוכה: טכנולוגיות חדשניות לחיסכון באנרגיה מנחות פיתוח ירוק ודל פחמן במרכזי כוח מחשוב

 

כצרכני אנרגיה גדולים, מרכזי כוח מחשוב מספקים רק חלק קטן מהכוח שלהם לעומסי IT, כאשר צריכת האנרגיה העיקרית מגיעה ממערכת הקירור. על ידי החלפת מאווררים ומיזוג אוויר בטכנולוגיית קירור נוזלי פלטה קרה, שאינה דורשת צריכת חשמל רציפה, ניתן להפחית במידה ניכרת את צריכת האנרגיה הכוללת של מרכז כוח המחשוב, ולהוריד משמעותית את ערך ה-PUE. טכנולוגיית קירור נוזלי פלטה קרה, באמצעות סדרה של טכנולוגיות חיסכון באנרגיה כגון חלוקת קור, בקרת טמפרטורה מדויקת, קירור מים חמים והחזרת חום פסולת, מפחיתה משמעותית את צריכת החשמל של מרכזי כוח מחשוב, ומשיגה ניצול יעיל של אנרגיה.

 

▲ מרכזי כוח

 

טכנולוגיית קירור נוזלי פלטה קרה מספקת ישירות נוזל קירור בטמפרטורה נמוכה לרכיבים המייצרים חום דרך יחידת החלוקה הקרה, סופגת במהירות וביעילות את החום שנוצר על ידי השרתים, מקצרת ביעילות את נתיב העברת החום ומשפרת את יעילות קירור המערכת.

 

• בהשוואה למערכות קירור אוויר מסורתיות, מערכות קירור נוזלי פלטה קרה מפחיתות את הצורך בקירור אוויר נרחב, מאפשרות בקרת טמפרטורה מדויקת ומפחיתות משמעותית את צריכת אנרגיית הקירור של מרכזי כוח מחשוב.
• בנוסף, טכנולוגיית הקירור הנוזלי של הצלחת הקרה מאמצת קירור מים חמים, עם טמפרטורות מים ביציאה המגיעות ל-55-60 מעלות, מה שמאפשר קירור טבעי לאורך כל השנה. יתר על כן, כאשר טמפרטורות מים חוזרות עולות על 55 מעלות, האיכות התרמית הגבוהה מאפשרת שחזור חום פסולת לשימוש חוזר. קירור נוזלי מים חמים מפחית את עומס פיזור החום של מערכת הקירור, ושחזור חום פסולת מפחית את צריכת האנרגיה הכוללת. יחד, הם יכולים להפחית באופן משמעותי את צריכת האנרגיה של מרכזי כוח מחשוב. מלבד צריכת האנרגיה המופחתת של מערכת הקירור עצמה, קירור נוזלי פלטה קרה מסייע בהורדת טמפרטורות שבבים עוד יותר, מה שמוביל לאמינות גבוהה יותר וצריכת אנרגיה נמוכה יותר. צריכת האנרגיה הכוללת של המערכת צפויה לרדת בכ-5%.

 

 

V תחזוקה קלה: ארונות שרת משולבים מאפשרים תחזוקה פשוטה אוטומטית וחכמה

 

עם התפתחות הטכנולוגיה והביקוש הגובר, מרכזי כוח המחשוב מתרחבים בהיקף, וסביבות היישום והמערכת שלהם הופכות מורכבות יותר, ודורשות יותר כוח אדם ותמיכה טכנית כדי להבטיח יציבות ואבטחה. ארונות קירור נוזליים משולבים בצלחת קרה זוכים להכרה נרחבת בשוק בזכות יתרונותיהם בפריסה מהירה ובתחזוקה נוחה.

 

▲ ארון קירור נוזלי בצלחת קרה משולב

 

ארונות שרת מקוררים נוזלים משיגים תחזוקה אוטומטית עם אפס כבלים באמצעות תכנון החדרה עיוור של שלושה אפיקים למעגל מי הקירור הנוזלים, אספקת החשמל ורשת ההחלפה, מה שמפשט מאוד את תהליך התחזוקה ומפחית את סיכוני הכשל.

 

• לאחר התקנה, בדיקה וניפוי באגים בפס הייצור, ניתן להעביר ארונות שרת מקוררים באמצעות נוזל ישירות למרכז הנתונים של הלקוח, תוך השגת אפס התקנה באתר וצמצום מחזור האספקה ​​למספר ימים.
• צינורות צד משניים משתמשים בתכנון מודולרי, עם רכיבים שיוצרו מראש במפעל, המבטל את הצורך בריתוך ושטיפה באתר, שיפור היעילות ב-50% ומאיץ משמעותית את הפריסה וההפעלה.
• יתר על כן, ארונות שרת מקוררים נוזלים כוללים תחזוקה רובוטית, זיהוי אוטומטי של עמדת U של שרת, אינטגרציה של ניהול רשתות של צד שלישי וניהול חכם, המפשטים את תהליכי התחזוקה תוך שיפור יעילות התחזוקה.

 

באמצעות עיצוב משולב, תחזוקה אוטומטית אפס כבל של ארונות שרת מקוררים, החלפת רכיבים יעילה, אספקת ארונות מהירה, עיצוב צינור יעיל ויכולות תחזוקה חכמות הופכים את התחזוקה לנוחה יותר, את הפריסה למהירה יותר ואת התפעול ליעילה יותר, תוך הפחתת עלויות התחזוקה. ותשומות העבודה. יתרונות אלו הופכים את ארונות השרתים המקוררים בנוזל לבחירה האידיאלית לתפעול אמין ופיתוח עתידי של מרכזי כוח מחשוב.

 

 

VI Easy Retrofit: יתרונות תפעול גמישים תומכים בשדרוג ובטרנספורמציה של מרכזי נתונים מיושנים

 

לנוכח ההחמרת דרישות ומדיניות צריכת אנרגיה, מרכזי כוח מחשוב מסורתיים מתמודדים עם אתגרים משמעותיים. כדי לעמוד בדרישות חיסכון באנרגיה והגנת הסביבה, מפעילי מרכז כוח מחשוב חייבים לנקוט באמצעים יעילים. בין אלה, תיקון אוויר-נוזל, עם היעילות הכלכלית המשמעותית, ניצול האנרגיה הגבוה והביצועים המצוינים שלו, הפך לנתיב אפשרי עבור מפעילי מרכזי כוח מחשוב להסתגל לדרישות צריכת האנרגיה הנוכחיות ולאתגרים סביבתיים.

 

▲ טכנולוגיית קירור נוזלי

 

על ידי מעבר של שיטות הקירור של חלק מהשרתים או של כולם מטכנולוגיית קירור אוויר מסורתית לטכנולוגיית קירור נוזל יעילה, מרכזי כוח מחשוב יכולים לשפר משמעותית את ניצול האנרגיה, להפחית ערכי PUE, ובכך להפחית את צריכת האנרגיה הכוללת. מהלך זה לא רק עוזר לעמוד בדרישות צריכת האנרגיה אלא גם משפר את יעילות קירור השרת, מגדיל את קיבולת המחשוב ומפחית בעיות הקשורות לרעש מאוורר וזרימת אוויר, משפר את היציבות והאמינות של השרתים.

 

• ראשית, טכנולוגיית קירור נוזלי פלטה קרה מציעה תאימות חומרים טובה יותר לרכיבים יוצרי חום. במערכת קירור נוזלי פלטה קרה, נוזל הקירור זורם רק דרך צינורות הפלטה הקרה ואינו יוצר קשר ישיר עם לוח האם של השרת ורכיבי חום. לכן, אין צורך בעיצוב חומר מיוחד ללוח האם ולרכיבים יוצרי חום. בעת בחירת נוזל הקירור, צריך רק לשקול את התאימות שלו עם צינור המחזור והצלחת הקרה. זה הופך את טכנולוגיית הקירור הנוזלי של הפלטה הקרה לגמישה יותר ומתאימה לציוד שרתים שונים ללא צורך בשינויי חומרה נרחבים.
• שנית, טכנולוגיית קירור נוזלי פלטה קרה קלה לתיקון. טכנולוגיה זו אינה משנה את הצורה המקורית של לוח האם של השרת אלא משנה אותו תוך שמירה על לוח האם הקיים. שיטת שינוי זו מאפשרת לא רק פירוק קל והתקנה נוחה אלא גם מציעה כדאיות טובה יותר מבחינת טכנולוגיה, תעשייה וייצור בקנה מידה גדול. מכיוון שהיא אינה דורשת שינויים גדולים או החלפות של לוח האם, ההתקנה והתחזוקה של טכנולוגיית קירור נוזלי הפלטה הקרה פשוטה ונוחה יותר, תוך שהיא מפחיתה את הקושי בהגדלת הייצור בטכנולוגיה ובתעשייה. לעומת זאת, טכנולוגיית קירור נוזל טבילה דורשת בדרך כלל עיצוב של לוחות אם מיוחדים מקוררים נוזלים כדי להתאים למאפיינים השקועים במלואם, מה שללא ספק מגדיל את עלויות הטכניות והייצור כאחד.

 

מינוף יתרונות אלה, טכנולוגיית קירור נוזלי פלטה קרה נוחה וחסכונית יותר ביישומים מעשיים, מה שהופך אותה לטכנולוגיה המועדפת לשדרוג והתאמה של מערכות קירור ישנות של אוויר-נוזל במרכזי כוח מחשוב.