Hur fungerar vätskekylningsapplikation i Växel
Med ökningen av Internet, cloud computing och big data-tjänster ökar den totala energiförbrukningen för datacenter, och deras energieffektivitet får också mer och mer uppmärksamhet. Enligt datastatistik är det genomsnittliga Power Usage Efficiency (PUE)-värdet för datacenter i Kina 1,49, vilket är mycket högre än kravet som föreslagits av National Development and Reform Commission för att nya stora datacenter ska vara mindre än 1,25. Det är brådskande att minska PUE, hur kan tillverkare av nätverksutrustning avsevärt minska energiförbrukningen samtidigt som de säkerställer hög prestanda för chips? Kylsystemet, som en nyckelfaktor som påverkar både prestanda och energiförbrukning, har blivit ett fokus för reformen av datacenter, och vätskekylningsteknik, på grund av dess unika fördelar, ersätter gradvis traditionell luftkylning som den vanliga kyllösningen.
Vi fann att den genomsnittliga energiförbrukningen för datacenter är så hög som 33 %, vilket är nära en tredjedel av den totala energiförbrukningen i datacenter. Detta beror på att det traditionella luftkylda kylsystemet som används i datacenter använder luft med mycket låg specifik värmekapacitet som kylmedium, vilket drivs av fläktar inuti utrustningen för att överföra värme från CPU och andra värmekällor till kylflänsar bort från IT utrustning, Återanvändning av fläktkonvektorvärmeväxlare eller luftkonditioneringskylning för att cirkulera luft för värmeavledning och kylning är också en nödvändig begränsning av luftkylning. Därför har hur man löser kylsystemets energieffektivitet blivit en teknisk iterationsutmaning som utrustningstillverkare står inför i den nya policymiljön.
Ur perspektivet av kraven på värmeavledning av enhetens chip. Med utvecklingen av switchchips, även om högpresterande chipprocesser (såsom 5nm) effektivt kan minska enhetens datorenergiförbrukning, eftersom bandbredden på switchchippet ökar till 51,2 Tbps, har den totala strömförbrukningen för ett enskilt chip stigit till ca. 900W. Hur man löser värmeavledningsproblemet för enhetschippet har blivit en svår punkt i den övergripande hårdvarudesignen. Det luftkylda systemets kylkapacitet är på väg att nå sin gräns. Även om luftkylda kylflänsar kan lösa de nuvarande värmeavledningsproblemen för switchar, kommer de så småningom att vara otillräckliga när 102,4/204,8 Tbps blir mainstream och chipenergiförbrukningen ökar i framtiden. Därför har en effektivare vätskekylningsteknik vuxit fram för nästa generations IT-utrustning. Under de kommande 5-10 åren har det blivit enighet i branschen att luftkyld kylning i datacenter gradvis kommer att ersättas av vätskekylning.
Den nuvarande vätskekylningstekniken är huvudsakligen uppdelad i enfas vätskekylning och tvåfas vätskekylning. Enfas vätskekylning hänvisar till att kylvätskan bibehåller sitt flytande tillstånd under hela den cirkulerande värmeavledningsprocessen och enkelt tar bort värme genom hög specifik värmekapacitet. Tvåfas vätskekylning hänvisar till fasförändringen av kylvätskan under cirkulationsvärmeavledningsprocessen, där kylvätskan transporterar bort värmen från utrustningen genom extremt hög förgasning latent värme. Jämfört med andra metoder har enfas vätskekylning lägre komplexitet och är lättare att uppnå, och dess värmeavledningskapacitet är tillräcklig för att stödja IT-utrustning i datacenter, vilket gör den till det aktuella balansvalet.
Enfas vätskekylning är uppdelad i kallplattvätskekylning och nedsänkningsvätskekylning. Kallplattans vätskekylning fixerar vätskekylningsplattan på utrustningens huvuduppvärmningsanordning och förlitar sig på att vätskan som strömmar genom den kalla plattan för bort värmen och uppnår syftet med värmeavledning; Nedsänkningsvätskekylning är processen att direkt sänka ner hela maskinen i kylvätska, beroende på den naturliga eller påtvingade cirkulationen av vätskan för att ta bort värmen som genereras av driften av utrustning såsom servrar.
Fördelarna med vätskekylning med kall plattor inkluderar: minimala modifieringar av det övergripande datorrummet, som endast kräver modifieringar av racket, kyldistributionsenheter (CDU) och vattenförsörjningssystem. Dessutom kan vätskekylning med kylplattor använda ett bredare utbud av typer av kylmedel och kräver mycket mindre än nedsänkningskylning, vilket resulterar i lägre initiala investeringskostnader. Dessutom är kedjan för vätskekylning av kylplattor mer mogen och mer acceptabel på marknaden.
Fördelarna med nedsänkningsvätskekylning inkluderar: (1) på grund av kylvätskans direkta kontakt med utrustningen är värmeavledningsförmågan starkare och risken för överhettning av enheten är lägre; (2) Utrustning för nedsänkning av vätskekylning kräver ingen fläkt, vilket resulterar i mindre vibrationer och längre livslängd för hårdvaruutrustning; (3) Temperaturen på kylvattenförsörjningen på sidan av det nedsänkta vätskekylningsmaskinrummet är högre, och utomhussidan är lättare att avleda värme. Därför är platsvalet för maskinrummet inte längre lika begränsat av regionen och temperaturen som i den luftkylda eran.
Tillämpningen av vätskekylningsteknik i datacenterswitchar löser inte bara deras egna termiska problem, utan möjliggör också enhetlig distribution med vätskekylningsservrar, vilket underlättar en enhetlig konstruktion och drift av datacenterinfrastruktur. Vätskekylning stöder utbyte av ny teknik för att maximera prestanda, utveckla fler bra datacenterprodukter och gemensamt bygga en grön digital ekonomi.
