Technische expert van Dell: Vergelijking van vijf technologieën voor thermisch beheer van servers, enkelfasige DLC is effectiever

Onlangs onthulde Dr. Tim Shedd, een technologie-expert van Dell, tijdens een technische lezing georganiseerd door DCD, de prestatievergelijking van vijf thermische beheertechnologieën voor servers in een presentatie met de titel "Prestatievergelijking van vijf thermische beheertechnologieën voor servers." De toonaangevende koeltechnologieën voor datacenters die in het onderzoek zijn bestudeerd, zijn onder meer luchtkoeling, eenfasige onderdompeling, tweefasige onderdompeling, tweefasige directe vloeistofkoeling en eenfasige directe vloeistofkoeling (DLC, koude plaat).

Uit onderzoek van Dell blijkt dat, vergeleken met de andere vier datacenterkoelingsmethoden, enkelfasige directe vloeistofkoeling (DLC) de hoogste thermische efficiëntie vertoont, wat een potentieel pad biedt naar betere duurzaamheid en verhoogde efficiëntie.

Het rapport merkt op dat in 2025 het CPU- of GPU-chipvermogen naar verwachting zal oplopen tot 500 W, waarbij kunstmatige intelligentie en machinaal leren het GPU-vermogen naar 700 W zullen duwen en een verwachte toekomstige stijging naar 1000 W.

Wat nog belangrijker is, is dat naarmate het vermogen toeneemt, er vraag is naar lagere chipverpakkingstemperaturen en kleinere temperatuurverschillen om een ​​normale werking van de chip te garanderen. Daarom worden de uitdagingen voor thermische beheersystemen steeds groter.

Het rapport maakt gebruik van typische datacenterserverconfiguratiegegevens om een ​​vereenvoudigd thermisch model te construeren, dat de toepasbaarheid van deze vijf thermische beheertechnologieën illustreert wanneer het processorvermogen stijgt van 250 W naar 500 W.

250 W-processor

In de afgelopen paar jaar, toen het TDP van de processor rond de 250 W lag, konden alle vijf thermische beheertechnologieën typische datacenterracks efficiënt koelen, zoals die met 32 ​​dual-socket rackgemonteerde servers van 250 W. Voor een 2U-rackgemonteerde server bedroeg het temperatuurverschil tussen de chipverpakking en de lucht die door de server ging ongeveer 26 graden. Daarom kan de chiptemperatuur met slechts 25 graden koele lucht op ongeveer 51 graden worden gehouden, wat redelijk is.

Op dit punt is de efficiëntie van luchtkoeling met één server vergelijkbaar met die van enkelfasige immersiekoeling.

Bij tweefasige dompelkoeling bedraagt ​​het temperatuurverschil tussen de chipverpakking en de koelvloeistof ongeveer 20 graden, terwijl de DLC-technologie een nog lager verschil kent. Bij typische stroomsnelheden van 1 lpm (1 liter per minuut) of 2 lpm (2 liter per minuut) blijft het temperatuurverschil tussen de DLC-koudeplaatbasis en de chipverpakking binnen een bereik van 10 graden.

350 W-processor

Momenteel, nu het individuele processorvermogen is verhoogd tot 350 W tot 400 W, blijft het temperatuurverschil dat nodig is om de chipwarmte af te voeren naar het koelwater van de fabriek stijgen.

Voor een kastkoelingsimplementatie met 32 ​​dual-socket 350W rackgemonteerde servers bedraagt ​​het temperatuurverschil tussen luchtkoeling (1U) en chipverpakking meer dan 50 graden. Dit betekent dat het koelen van de server met 25 graden koele lucht zou resulteren in een processortemperatuur van ongeveer 75 graden, dichtbij de limiet voor de bedrijfstemperatuur van de processor.

Op dit punt is de effectiviteit van enkelfasige immersiekoeling vergelijkbaar met luchtkoeling (1U), terwijl luchtkoeling (2U) een temperatuurverschil tussen lucht en chip rond de 38 graden kan handhaven.

Bovendien is het temperatuurverschil tussen tweefasige immersiekoelvloeistof en chipverpakking ongeveer 25 graden, terwijl enkelfasige DLC en tweefasige DLC zeer efficiënt blijven. Het temperatuurverschil tussen tweefasige DLC en chip bedraagt ​​ongeveer 15 graden, en bij een stroomsnelheid van 1 lpm is het temperatuurverschil voor enkelfasige DLC ongeveer 11 graden.

Het is duidelijk dat met een processorvermogen van 350 W-400 W, de luchtkoeling de praktische grenzen nadert, waardoor koudere lucht nodig is en het energieverbruik voor koeling toeneemt.

500W

In de komende twee tot drie jaar wordt verwacht dat het TDP van de processor over het algemeen zal toenemen tot 500 W, wat aanzienlijke uitdagingen met zich meebrengt voor de luchtkoeling. Innovatieve radiatorontwerpmethoden of het vertrouwen op grotere afmetingen om meer lucht binnen te laten en de processor te koelen zullen noodzakelijk zijn.

Op dit punt overschrijden luchtkoeling (1U), eenfasige immersiekoeling en het temperatuurverschil tussen chipverpakkingen meer dan 60 graden. Tweefasige immersiekoeling blijft effectief, maar het verschil zal oplopen tot ongeveer 34 graden. De temperatuurverschillen tussen tweefasige DLC en enkelfasige DLC (1 lpm) zijn vergelijkbaar, ongeveer 25 graden, terwijl enkelfasige DLC (2 lpm) een kleiner verschil heeft, ongeveer 17 graden.

Het is vermeldenswaard dat waterkoeling op hoge temperatuur in het bereik van 48 tot 50 graden in dit stadium enkele reële kansen kan bieden voor hergebruik van warmte-energie.

Samenvatting

Luchtkoeling:

Het verhogen van het TDP van de processor brengt steeds meer uitdagingen met zich mee voor luchtkoeling.

Vooruitgang op het gebied van radiatoren en ventilatoren kan grenzen doorbreken.

Er zijn doorgaans beperkingen wat betreft de impact van processorwarmte op andere componenten.

DLC-koeling:

Eenfasige koeling overschrijdt ruimschoots de TDP van 500 W.

Tweefasige DLC kan een hoge TDP koelen, hoewel er problemen zijn met de stoomstroomweerstand die moeten worden aangepakt.

Vooruitgang in systeemontwerp of vloeistoftechnologie kan de tweefasige DLC verbeteren.

Dompelkoeling:

Groeiende uitdagingen met een hoge TDP.

Vooruitgang op het gebied van radiatoren en vloeistoftechnologie kan grenzen doorbreken.

Tweefasen wordt beperkt door het kookpunt van de vloeistof en de prestaties van de condensor.

 

  Als toonaangevende fabrikant van radiatoren kan Sinda Thermal een breed scala aan typen koellichamen aanbieden, zoals geëxtrudeerd aluminium koellichaam, koelvin met afgesplitste vinnen, koelvin met pinvin, koellichaam met ritsvin, koude plaat voor vloeistofkoeling, enz. Ook kunnen we geweldige kwaliteit en uitstekende klantenservice. Sinda Thermal levert consequent op maat gemaakte koellichamen om te voldoen aan de unieke eisen van verschillende industrieën.

Sinda Thermal werd opgericht in 2014 en is snel gegroeid dankzij haar toewijding aan uitmuntendheid en innovatie op het gebied van thermisch beheer. Het bedrijf beschikt over een geweldige productiefaciliteit die is uitgerust met geavanceerde technologie en machines. Dit zorgt ervoor dat Sinda Thermal verschillende soorten radiatoren kan produceren en aanpassen aan de verschillende behoeften van klanten.

Veelgestelde vragen
1. Vraag: Bent u een handelsbedrijf of fabrikant?
A: Wij zijn een toonaangevende fabrikant van koellichamen, onze fabriek is meer dan 8 jaar opgericht, we zijn professioneel en ervaren.

2. Vraag: Kunt u OEM / ODM-service bieden?
A: Ja, OEM/ODM zijn beschikbaar.

3. Vraag: Heeft u een MOQ-limiet?
A: Nee, we stellen geen MOQ in, er zijn prototypemonsters beschikbaar.

4. Vraag: Wat is de doorlooptijd van de productie?
A: Voor prototypemonsters bedraagt ​​de doorlooptijd 1-2 weken, voor massaproductie is de doorlooptijd 4-6 weken.

5. Vraag: Kan ik uw fabriek bezoeken?
A: Ja, welkom bij Sinda Thermal.