Forskning om utvecklingsstatus för vätskekylningsteknik för server hemma och utomlands

Effektiv värmeavledning av mikroelektronik och elektrisk utrustning har alltid varit en av huvudapplikationerna för modern värmeöverföringsteknik

[1]. Integrationen av elektroniska processchips blir högre och högre, men volymen blir mindre och mindre. CPU-tillverkningsprocessen har flyttats från 65 nanometer till 32 nanometer som mainstream-eran, och GPU:n har gått in i 28 nanometer-eran, vilket orsakade högt värmeflöde. Värmeavledningsproblemet med densitet

[2]. Värmeeffekten från CPU-chippet har skjutit i höjden från cirka 105 W/m2 av 1 Yi för några år sedan till cirka 106 W/m2 av 1 Yi nu

[3]. Om värmeavledningen är dålig kommer den alltför höga temperaturen som genereras inte bara att minska chipets arbetsstabilitet och öka felfrekvensen, utan också orsaka överdriven termisk stress på grund av den alltför stora temperaturskillnaden mellan modulens inre och yttre miljö. , vilket påverkar chipets elektriska prestanda. Arbetsfrekvens, mekanisk styrka och tillförlitlighet. Forskning och praktiska tillämpningar har visat att felfrekvensen hos elektroniska komponenter ökar exponentiellt med ökningen av driftstemperaturen

[4]. Varje gång temperaturen på en enskild halvledarkomponent ökar med 10 grader Celsius kommer systemets tillförlitlighet att minska med 50 %. Eftersom hög temperatur kan ha en mycket skadlig effekt på elektroniska komponenters prestanda, till exempel, kan hög temperatur äventyra korsningen av halvledare, skada kretsens anslutningsgränssnitt, öka ledarens motstånd och bilda mekaniska spänningsskador, visar forskning. att mer än 55% Felläget för elektronisk utrustning orsakas av för hög temperatur

[5]. Sedan servern föddes har dess systemvärmeavledning alltid åtföljts av dess utveckling och kan inte elimineras. De vanligaste servrarna förlitar sig på kall luft för att kyla maskinen. Med utvecklingen av superdatorer fortsätter chipintegration och beräkningshastighet att öka, energiförbrukningen ökar också, och problemet med värmeavledning har blivit allt mer framträdande. Den traditionella luftkylda värmeavledningsmetoden är den direkta värmeöverföringsmetoden, som bygger på den konvektiva värmeöverföringsmetoden för enfasvätska och den forcerade luftkylningsmetoden kan endast användas för elektroniska enheter med en värmeflödestäthet på högst 10W/cm2, och det verkar som att värmeflödestätheten är större än 10W/cm2. Maktlös.

Under de senaste åren har utvecklingen av inhemsk informatisering blivit mer och mer mogen, och högre krav har ställts på informationssystemets infrastruktur – datacenterteknik. För datacentret, eftersom mängden data som behöver bearbetas ökar, ökar också datacentrets skala.

Med den explosiva tillväxten av efterfrågan på databehandlingsföretag och den snabba utvecklingen av dator- och nätverksteknik har stora företag som banker, försäkringar, värdepapper och andra finansiella industrier, transport, medicin och hälsa och andra stora företag och statliga myndigheter successivt etablerat många data centrerar. Drivet av kraven från datatjänster och IT-teknik har mitt lands's datacenterbyggande nu gått in i en period av snabb utveckling, och molnberäkningscenter och datacenter har vuxit upp överallt.

Eftersom den nuvarande huvudsakliga kylmetoden är luftkylning innebär ett enormt datacenter en enorm mängd elräkningar. Med byggandet av datacenter har datacenters enorma energiförbrukning också uppmärksammats av olika industrier i samhället. Till exempel, 2013 var antalet datacenter i Kina cirka 45 000, och den årliga strömförbrukningen var cirka 20 miljarder kwh; det förväntas att 2020 kommer antalet datacenter i Kina att överstiga 80 000 och den årliga energiförbrukningen kommer att överstiga 40 miljarder. Kilowatt timmar (datakälla: ICTresearch).

Det finns otaliga storskaliga datacenter med driftskostnader på miljoner eller till och med tiotals miljoner dollar i Kina, och datacenter har blivit energikrävande"bottenlösa gropar." Energieffektiviteten i nuvarande datacenter är inte hög.

Detta beror på att relaterad datorteknik, strömförsörjningsteknik och kylteknik alla har utvecklats från historien. Traditionell design av datacenter eftersträvar prestanda, medan en ny generation av datacenter måste eftersträva energieffektivitet (PUE), det vill säga energianvändning av datacenter, under dagens omständigheter's energibrist och snabba ökningar av energikostnader . Med tanke på det alltmer värmande globala klimatet, allt tätare energi och stigande energikostnader står datacentrets avdelning för hög energiförbrukning inför allvarliga utmaningar när det gäller att minska energiförbrukningen, förbättra resursutnyttjandet och spara kostnader. Uppmärksamheten hos fler och fler datacenterchefer och IT-leverantörer har blivit en oundviklig trend i utvecklingen av datacenter i framtiden. Relevanta nationella myndigheter uppmärksammar frågan om energiförbrukningshantering i datacenter mer och mer. I början av 2013 publicerade"Industri- och informationsteknologiministeriet, utvecklings- och reformkommissionen, mark- och resursministeriet, Elektricitetskommissionen och energiförvaltningen: vägledande yttranden om konstruktion och utformning av datacenter&] quot; (Industri- och informationsteknologi Unicom, 2013, sidan 13) ställde fram mycket specifika krav , Det är nödvändigt att främja den övergripande planeringen av datacenterplacering och beakta resurser och miljöfaktorer, främja intensiv användning av resurser och förbättra nivån energibesparing och utsläppsminskning; införa relevanta standarder för att möta kraven från den nya generationen gröna datacenter, optimera layouten av kalla och varma luftflöden i datorrummet, samt anta exakt lufttillförsel, Åtgärder som snabb kylning av värmekällor för att minska driftskostnaderna m.t.t. datorrumskonstruktion, val av huvudutrustning etc., för att säkerställa att PUE-värdet för nybyggda storskaliga datacenter, det vill säga datacentrets energiutnyttjandegrad, når under 1,5, och strävar efter att minska PUE-värdet på datacentret efter omvandlingen till under 2.

För närvarande ökar värmetätheten för nya rackservrar och bladservrar som används ofta i datacenter år för år. Traditionella luftkonditioneringssystem som använder luftkylningsteknik har inte kunnat uppfylla kylningskraven i sådana datorrum med hög densitet. Utformarna av datacenterinfrastruktur måste hitta ett annat sätt att hitta ett effektivt och rimligt kylläge.

Det finns många tekniska sätt att minska energiförbrukningen i datacenter, men det grundläggande problemet är inte att lösa problemet med datacenterkonstruktionsmetoder, utan att revolutionera kylningsmetoderna för datorer och annan utrustning. Att döma av de senaste forskningsframstegen hemma och utomlands är utvecklingen av en ny generation vätskekylda datorer (eller vätskekylda servrar) och användningen av flytande köldmedier för att ersätta luft för att kyla datorvärmeelement en teknisk revolution i framtidens datorer Utrustning.