Анализа течног хлађења и технологије одвођења топлоте у АИ дата центрима
Генеративна вештачка интелигенција и разни велики модели доносе нам потпуно ново искуство примене, а такође постављају веће захтеве у погледу рачунарске снаге. За руководиоце рада центара података, због значајног повећања густине снаге ГПУ сервера, постављају се већи захтеви за расхладну опрему и технологију дата центара. Стога, поред фокусирања на саму рачунарску снагу, они такође обраћају више пажње на различите проблеме које доноси потрошња енергије и хлађење центра података.
Вођен снажном потражњом за АИ рачунарском снагом, број ГПУ сервера у центрима података се значајно повећао, што је довело до све израженијих проблема са потрошњом енергије. Знамо да је максимална укупна снага ваздушно хлађених појединачних ормана у дата центрима 15кВ. Са истом стопом раста, раст снаге који доносе ГПУ сервери приближио се граници једног ормарића. Међутим, потрошња енергије ГПУ-а се и даље стално повећава. Суочени са великом потрошњом енергије и сценаријима велике густине, традиционално ваздушно хлађење очигледно није у стању да задовољи потребе потрошње енергије и топлоте. Технологија течног хлађења, са ултра високом енергетском ефикасношћу и ултра високом густином топлоте, постала је неопходна опција за решења за контролу температуре у интелигентним рачунарским центрима.
У традиционалним центрима података са ваздушним хлађењем, потрошња енергије за хлађење опреме и одвођење топлоте је чак 40%, а ефикасност одвођења топлоте није висока. Због својих ограничења, конвенционално ваздушно хлађење у центрима података је генерално дизајнирано са густином једног кабинета од 8-10кВ. Због топлотне проводљивости технологије течног хлађења која је 25 пута већа од ваздуха и носи скоро 3000 пута више топлоте од исте запремине ваздуха, лако може постићи густину једног ормарића од преко 30 кВ. Због тога може уштедети много простора, додатно побољшати густину постављања ормара у једном дата центру и побољшати стопу искоришћења јединице центра података.
Међутим, тренутно не постоји јединствена технологија и стандард конструкције у индустрији течног хлађења, а у поређењу са традиционалним ваздушним хлађењем, трошкови изградње центара података са течним хлађењем су и даље превисоки. Брз развој технологије течног хлађења и недостатак јединствене технологије и стандарда конструкције донели су значајне изазове каснијем управљању и одржавању.
Тренутно, главне технологије течног хлађења укључују технологију индиректног течног хлађења представљену системом течног хлађења са хладном плочом и технологију директног течног хлађења коју представља систем за хлађење течним урањањем. Због разлика у дизајну одвођења топлоте између њих, постоје и значајне разлике у ефикасности одвођења топлоте.
Технологија индиректне дисипације топлоте се постиже контактом са површинама ЦПУ-а, меморије, ГПУ-а, чврстих дискова и других медија као што су хладне плоче, користећи проток расхладне течности за одношење топлоте. Поред хладних плоча и других медија, технологија индиректног течног хлађења такође укључује компоненте као што су измењивачи топлоте, цевоводи, пумпе, расхладна течност и контролни системи. Систем за течно хлађење хладне плоче постао је главно решење за технологију индиректног течног хлађења. Главне предности технологије индиректног течног хлађења су то што не захтева промену облика постојећих сервера, има ниске техничке потешкоће у дизајну, релативно ниске потешкоће у примени и релативно ниске потешкоће у каснијем управљању радом и одржавањем. Поред тога, због употребе воденог раствора етилен гликола као расхладног медијума, цена је нижа.
Недостатак је што је ефикасност одвођења топлоте релативно ниска, а због великог броја компоненти стопа квара је релативно већа. Тренутно је систем за хлађење течним плочама постао пожељно решење за већину центара података.
Технологија директног течног хлађења се односи на директан контакт између ЦПУ-а, ГПУ-а, матичне плоче, меморије итд. и расхладне течности, која директно тече кроз површину хардвера да апсорбује и одводи топлоту. Тренутно, технологија директног течног хлађења укључује системе за хлађење течним потапањем и системе за хлађење течним распршивањем. У зависности од тога да ли расхладни медијум пролази кроз фазну промену, може се поделити на једнофазно урањање и урањање са променом фазе.
У поређењу са технологијом индиректне дисипације топлоте, технологија директног течног хлађења нема средњи проводни медијум између течности и извора топлоте, а топлота се може директно пренети на течност, што резултира већом ефикасношћу одвођења топлоте. Међутим, технологију директног течног хлађења је теже и скупље применити због потребе за редизајнирањем и трансформацијом целог центра података. Тренутно се технологија директног течног хлађења углавном користи у сценаријима који захтевају високу ефикасност дисипације топлоте.
Тренутно, како систем за течно хлађење хладне плоче постаје зрелији, он ће постати главна технологија течног хлађења која прва улази у центре података. Развојем технологије и стандардизацијом биће решени и трошкови, рад и одржавање, безбедност и друга питања која утичу на популаризацију технологије хлађења хладним плочама.
Уз континуирани развој технологије, системи за хлађење уроњене течности ће такође бити широко коришћени у новим центрима података високе густине, додатно побољшавајући ефикасност расипање топлоте центара података и значајно повећавајући нивое рачунарске снаге.
