بالمقارنة بين خمس تقنيات للإدارة الحرارية للخادم، فإن DLC أحادي الطور أكثر فعالية

مؤخراً، وفي محاضرة فنية نظمتها DCD، كشف الخبير الفني لشركة Dell الدكتور تيم شيد في تقرير خاص بعنوان "مقارنة أداء تقنيات الإدارة الحرارية الخمسة للخادم في مراكز البيانات" أن تقنيات تبريد مراكز البيانات الرائدة تشمل تبريد الهواء، والغمر أحادي الطور ، غمر على مرحلتين، تبريد سائل مباشر على مرحلتين مقارنة بين أبحاث واختبار التبريد السائل المباشر أحادي الطور (DLC، اللوحة الباردة).

بحلول عام 2025، ستصل قوة شرائح وحدة المعالجة المركزية أو وحدة معالجة الرسومات بشكل عام إلى 500 واط، وقد دفع الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي قوة وحدة معالجة الرسومات إلى 700 واط، ومن المتوقع أن تصل إلى 1000 واط في المستقبل القريب. والأهم من ذلك، أنه أثناء زيادة الطاقة، يلزم انخفاض درجات حرارة تعبئة الرقاقة واختلافات أصغر في درجات الحرارة لضمان التشغيل الطبيعي للرقاقة. كلما كانت تكنولوجيا أشباه الموصلات أكثر تقدما، كلما كان حجم الترانزستور أصغر، وكلما زاد تيار التسرب، والذي يزداد بشكل كبير مع ارتفاع درجة الحرارة. ولذلك، فإن التحدي المتمثل في أنظمة الإدارة الحرارية يتكثف.

منذ بضع سنوات مضت، عندما كان المعالج TDP يبلغ حوالي 250 وات، تمكنت تقنيات الإدارة الحرارية الخمس هذه من توفير تبريد فعال للغاية لخزائن مركز البيانات النموذجية، مثل نشر 32 خادمًا مزدوجًا مثبتًا على حامل بقدرة 250 وات في خزائن مركز البيانات. بالنسبة للخادم المثبت على حامل مكون من وحدتين، لاحظ التقرير اختلافًا في درجة الحرارة يبلغ حوالي 26 درجة بين عبوة الرقاقة والهواء المتدفق عبر الخادم. لذلك، فمن المعقول جدًا الحفاظ على درجة حرارة الشريحة عند حوالي 51 درجة مع هواء بارد يبلغ 25 درجة فقط. عند هذه النقطة، فإن كفاءة تبريد الهواء لخادم واحد تعادل التبريد الغمر أحادي الطور.

حاليًا، زادت قوة المعالج الواحد من 350 واط إلى 400 واط، ويتزايد باستمرار فرق درجة الحرارة المطلوبة لإزالة الحرارة من الشريحة إلى مياه التبريد الخاصة بالمنشأة. وبالمثل، يتم نشر خزانة تحتوي على 32 خادمًا مثبتًا على حامل بقدرة 350 وات للتبريد. الفرق في درجة الحرارة بين الهواء وعلبة الرقائق أثناء تبريد الهواء (1U) يتجاوز 50 درجة، مما يعني أنه عند تبريد الخادم بهواء بارد 25 درجة، ستصل درجة حرارة المعالج إلى 75 درجة، مما يقترب من حد درجة حرارة تشغيل المعالج المعالج. ويمكن ملاحظة أن قوة المعالج الحالية قد زادت إلى 350 واط-400وات، وأن تبريد الهواء قريب جدًا من الحد الفعلي، مما يعني أن الهواء البارد مطلوب عادةً، مما يؤدي إلى تفاقم استهلاك طاقة التبريد.

في العامين أو الثلاثة أعوام القادمة، سيرتفع TDP للمعالجات عمومًا إلى 500 واط، ويواجه تبريد الهواء تحديات كبيرة، مما يتطلب أساليب تصميم مبتكرة للمشتت الحراري أو الاعتماد على أحجام أكبر للسماح بدخول المزيد من الهواء وتبريد المعالجات. عند هذه النقطة، يتجاوز الفرق في درجة الحرارة بين تبريد الهواء (1U)، والتبريد بالغمر أحادي الطور، وتغليف الرقائق 60 درجة مئوية؛ لا يزال التبريد الغمر على مرحلتين فعالاً، وسيزيد فرق درجة الحرارة إلى حوالي 34 درجة؛ نطاق فرق درجة الحرارة بين DLC ثنائي الطور وDLC أحادي الطور (1 لتر في الدقيقة) ليس كبيرًا، حوالي 25 درجة؛ نطاق فرق درجة الحرارة للـ DLC أحادي الطور (2 لتر في الدقيقة) أصغر، حوالي 17 درجة.

بالمقارنة مع طرق تبريد مراكز البيانات الأربعة الأخرى، يتمتع التبريد السائل المباشر أحادي الطور (DLC) بأعلى كفاءة حرارية ويمكن أن يوفر طريقة محتملة لتحقيق استدامة أفضل وتحسين الكفاءة.