Да ли је течно хлађење ултимативно решење за хлађење за АИ сервере?

 

И Традиционално ваздушно хлађење је преоптерећено; Појављује се технологија течног хлађења

 

Три стуба АИ су чипови, рачунарска снага и алгоритми. Чипови и рачунарска снага су покретачи продуктивности, а да би постигли изузетну рачунарску снагу, људи стално траже брже процесоре и ефикаснији хардвер. Како се рачунарска моћ вештачке интелигенције повећава и перформансе ЦПУ-а и ГПУ-а побољшавају, потрошња енергије чипа и производња топлоте се повећавају у складу са тим. На пример, НВИДИА-ини ГПУ чипови серије Х200 имају ТДП (Тхермал Десигн Повер) до 700В.

 

Традиционално ваздушно хлађење има своја ограничења. Принцип ваздушног хлађења је да пусти ваздух да струји преко површине хладњака како би се распршила топлота. Тренутно, најбољи хладњаци ваздуха на тржишту могу да поднесу до 275В снаге. Традиционално ваздушно хлађење више не може да испуни захтеве за хлађењем маинстреам АИ сервера.

 

Појавила се технологија течног хлађења. Принцип течног хлађења је да циркулише течно расхладно средство унутар сервера, апсорбујући топлоту из компоненти које стварају топлоту путем размене топлоте. Течно хлађење нуди већу ефикасност хлађења и омогућава прецизну контролу расхладне течности да се прилагоди различитим радним окружењима, иако долази са већим трошковима.

 

Течно хлађење је добило званично признање. У јуну 2023., три главна кинеска телеком оператера заједно су објавила „Белу књигу о технологији течног хлађења за телеком оператере (2023.)“ у којој се јасно промовишу два техничка правца: течно хлађење хладном плочом и једнофазно хлађење течним уроњавањем. Такође су навели план промоције за 2023-2025:

 

▲ План промоције за 2023-2025

 

 

ИИ Шта је течно хлађење?

 

Течно хлађење је метода хлађења која користи течност као расхладну течност за пренос топлоте коју стварају унутрашње компоненте ИТ опреме у центрима података ка споља, обезбеђујући да делови ИТ опреме који производе топлоту раде у безбедном температурном опсегу. Уобичајена решења за течно хлађење углавном су подељена на типове хладне плоче и типове за урањање. Потопљено течно хлађење се даље може поделити на хлађење са променом фазе и хлађење без промене фазе, у зависности од тога да ли расхладна течност пролази кроз фазну промену.

 

▲ Технологија течног хлађења

 

Течно хлађење хладним плочама функционише коришћењем хладњака направљеног од метала попут бакра или алуминијума, који имају добру топлотну проводљивост. Топлота коју производе компоненте преноси се на течно расхладно средство унутар хладњака, који затим одводи топлоту.

 

Течно хлађење потапањем је метода директног контакта са течним хлађењем где је ИТ опрема, као што су сервери (укључујући ЦПУ, меморију, И/О, итд.), потпуно уроњена у расхладну течност. Хлађење се дешава кроз циркулацију течности. Технологија хлађења потапањем са променом фазе, која се брзо развија, функционише тако што хлади компоненте које стварају топлоту, изазивајући испаравање расхладне течности, а затим кондензује пару назад у течни облик за поновну употребу. Овај метод нуди већу ефикасност хлађења и мању буку.

 

 

ИИИ Да ли сва решења за хлађење сервера треба да буду замењена течним хлађењем?

 

Очигледно није. Методе хлађења дата центра укључују и присилно ваздушно и течно хлађење. Док је технологија ваздушног хлађења релативно зрела, течно хлађење је новији захтев изазван повећаним потребама за хлађењем центара података последњих година.

 

Тренутно, дата центри првенствено имају три решења за хлађење:

1. Дизајнирање нових центара података који се ослањају искључиво на течно хлађење, стварање мањих, ефикаснијих центара података са огромном рачунарском снагом.

2. Дизајнирање центара података који првенствено користе ваздушно хлађење, али укључују опције за хлађење течностима да би се поједноставили будући прелази.

3. Оператери центара података интегришу течно хлађење у постојеће ваздушно хлађене објекте, често делимично претварајући системе ваздушног хлађења у течно хлађење.

 

▲ Препоручене методе хлађења за различите типове центара података

 

 

 

ИВ Са којим изазовима се суочава течно хлађење?

 

1. Питања трошкова

Цена система за течно хлађење укључује високе материјалне трошкове (расхладна течност, хладњаке, цеви итд.), као и сложеност пројектовања и производње, високе трошкове инсталације и одржавања, као и потребу за већим улагањима за постизање високе поузданости.

 

2. Питања поузданости

 

Стабилност:Хемијска стабилност течног расхладног средства може бити недовољна, што доводи до деградације, оксидације или производње штетних супстанци током употребе, што утиче на ефекат хлађења и стабилност система.

 

цурење:У случају цурења течности, блокаде цевовода или других инцидената, постојећи системи за индиректно течно хлађење можда неће успети да открију кварове на време, угрожавајући безбедност сервера.

 

Компатибилност:Нека опрема центара података можда није прикладна за системе за течно хлађење, што захтева додатну адаптацију и модификацију.

 

 

В Које су упстреам и довнстреам индустрије у течном хлађењу?

 

Индустријски екосистем за течно хлађење укључује добављаче компоненти узводно, добављаче сервера са течним хлађењем и кориснике рачунарских снага на нижем току, са фокусом на хладне плоче и системе за течно хлађење у урањање.

 

▲ Принцип система за хлађење са хладном плочом

 

▲ Принцип система за хлађење течним потапањем

 

 

1. Узводно

 

▲ Узводно од система за хлађење течности са хладним плочама
 

Систем за хлађење течности са хладним плочама се углавном састоји од ЦДУ-а, извора хладноће, расхладне течности, цевовода за хлађење течности и ормана за течно хлађење. Систем за хлађење течним потапањем се углавном састоји од ЦДУ-а, извора хладноће, цевовода за хлађење течности, коморе за урањање, ИТ опреме и расхладне течности.

 

Расхладна дистрибутивна јединица (ЦДУ)

ЦДУ се користи за размену топлоте између расхладне течности високе температуре на секундарној страни и извора хладноће на примарној страни, обезбеђујући дистрибуцију хлађења за ИТ опрему хлађену течношћу и управљајући температуром, притиском и праћењем протока. Има функције као што су размена топлоте, циркулација, пречишћавање расхладне течности и складиштење течности. ЦДУ се углавном састоји од измењивача топлоте/кондензатора, циркулационе пумпе, филтера, резервоара за течност и прибора (вентили, цевоводи, конектори, сензори, итд.).

 

Цолд Соурце

Спољни извор хладноће система течног хлађења може се изабрати на основу услова из сувих расхладних уређаја, затворених расхладних торњева или расхладних уређаја.

 

Цевоводи за хлађење течности

Цевоводи су неопходне компоненте које повезују хладну плочу за размену топлоте, јединицу за дистрибуцију хлађења, јединицу за измјену топлоте и вањски извор хладноће. Генерално, циркулациони цевоводи се могу поделити на типове директног повезивања (асинхрони) и везе у петљи (синхрони) на основу њихових различитих метода повезивања.

 

Расхладна течност

Уобичајене расхладне течности за системе хладних плоча укључују воду, етилен гликол, пропилен гликол, итд. Ове расхладне течности имају висок специфични топлотни капацитет и низак вискозитет, што им омогућава да брзо апсорбују топлоту коју производи опрема и пренесу је у измењивач топлоте ради дисипације.

 

Уобичајена имерсиона расхладна средства (изолација) укључују минерална уља, једињења флуороугљеника, итд. Међу њима, хлађење са променом фазе може да користи само незапаљива једињења флуороугљеника. Компатибилност медијума за хлађење и материјала различитих компоненти је један од кључних фактора који утичу на перформансе система течног хлађења са променом фазе потапања.

 

Тренутно постоји неколико врста флуорованих течности које су доступне за хлађење са променом фазе потапањем, а главни добављач је 3М. Кинеско течно хлађење потапањем је још увек у повојима.

 

Запечаћена комора

Комора се користи да садржи расхладну течност за промену фазе. Комора мора бити запечаћена на хладној плочи, цевоводима, конекторима и другим деловима како би се обезбедила безбедност без цурења, чиме се обезбеђује интегритет преноса енергије и сигнала и безбедност дата центра. Због тога су потребне прилагођене компоненте за заптивање, као што су гумене заптивке, конектори за излаз течности, конектори за напајање, сигнални конектори итд.

 

Ормарић за течно хлађење

Ормар за течно хлађење се углавном састоји од плоче за хлађење течности, разводника, цевовода, конектора, брзих конектора, дистрибутера течности и опционог компресора.

 

Плоча за течно хлађење делује као јединица за пренос топлоте, еквивалентна испаривачу у систему за хлађење, и кључна је технологија дизајнирана за расхладни систем. Обично се састоји од покривне плоче, ребара, основне плоче и заптивке.

Колектор је уређај који повезује јединицу за дистрибуцију хлађења са хладном плочом сервера за течно хлађење. Обично уграђен у ормарић, равномерно распоређује проток расхладне течности на сваки слој хладне плоче и сакупља расхладну течност након што апсорбује топлоту, шаљући је кроз прикључне цеви до јединице за дистрибуцију хлађења.

 

Брзи конектор се састоји од главног тела и крајњег терминала. Главно тело је примарна јединица за постизање функције повезивања и заптивања течног брзог конектора, док крајњи терминал служи као инсталациони порт за монтажу и причвршћивање брзог конектора за течност.

 

Контролни систем

Контролни систем надгледа и регулише рад система за хлађење, укључујући сензоре температуре и притиска, који мере расипање топлоте и подешавају брзину пумпе или проток расхладне течности.

 

Уређаји за филтрирање и пречишћавање

Филтери се користе за уклањање остатака и честица из течног расхладног средства, обезбеђујући перформансе система и дуговечност. Методе као што су УВ стерилизација или хемијски третман могу да пречисте расхладну течност.

 

2. Средњи ток

Средњи ток се првенствено састоји од система за хлађење течности, где су кључне компоненте као што су радијатори, пумпе, цеви и расхладне течности интегрисане у један систем. Ове компаније захтевају одређени ниво техничке стручности и производних капацитета да би се обезбедио квалитет и перформансе производа.

 

3. Низводно

Даљи корисници рачунарске снаге укључују центре података, суперкомпјутере, АИ сервере, електронске уређаје, возила нове енергије, ласере, инверторе и другу индустријску опрему. Технологија течног хлађења се чак користи и у ваздухопловству. Због својих високоефикасних карактеристика хлађења, течно хлађени дата центри и њихова инфраструктура се углавном примењују у областима рачунара високих перформанси. Тренутно, индустрије које користе технологију течног хлађења укључују интернет, финансије, телекомуникације, енергију, биологију и здравствену заштиту.

 

Међу њима, интернет је главни корисник центара података са течним хлађењем, са значајном потражњом за подацима, широком базом корисника и великим обимом пословања. Захтеви за рачунарском снагом за центре података су високи, са густином снаге једног кабинета која прелази 10 кВ.

 

 

ВИ У којој је фази индустријализација течног хлађења?

 

Тренутно су углавном завршене различите валидације центара података са течним хлађењем, а у наредне три године очекује се ширење технологије течног хлађења у великим размерама. На техничком фронту, хлађење хладним плочама остаје главно решење за течно хлађење на тржишту; на фронту индустријског развоја, модел испоруке пуног стека, од инфраструктуре до АИ опреме, постао је консензус у индустрији; на фронту корисника, интернет и сектор телекомуникација, два највећа корисника апликација у индустрији центара података, показали су позитивно признање технологији течног хлађења.

 

Према полугодишњем извештају за 2023. који су објавиле релевантне индустријске компаније, њихови центри података са течним хлађењем акумулирали су преко 260 МВ капацитета, укључујући више индустрија као што су технологија, енергија, влада, финансије и интернет.

 

 

ВИИ Колико је велико тржиште за АИ течно хлађење?

 

Према подацима компаније Цаитонг Сецуритиес, тржишна величина кинеских центара података са течним хлађењем ће порасти са 6,999 милијарди јуана у 2022. на преко 35,877 милијарди јуана у 2025. години, док ће величина тржишта АИ центара података расти са 5,552 милијарде јуана у 2022. 27,964 милијарде јуана у 2025. години, што представља укупну годишњу стопу раста од 76,2%. На основу класификације производа, очекује се да ће производи за течно хлађење потапањем, са својом већом ефикасношћу хлађења и способношћу да ефикасно смање ПУЕ (Ефективност употребе енергије) центара података, заузети већи тржишни удео, који ће порасти са 18% у 2019. (са хладним течни производи за хлађење плоча чине 82%) до 41% у 2025.

 

Како тржиште захтева веће хлађење и енергетску ефикасност за инфраструктуру центара података, индустрија предвиђа да ће стопа пенетрације производа за течно хлађење достићи 20% до 2025. године, уз континуирано повећање тржишног удела. Пролеће великих апликација за сервере са АИ течном хлађењем тихо се приближава!

 

 

ВИИИ Које су добро познате компаније за хлађење течности?

 

Главни играчи на прекоморском тржишту течног хлађења са хладним плочама су ИБМ, ЦоолИТ Системс, Асетек и Мотиваир, док су главни играчи на тржишту течног хлађења уроњењем ГРЦ, ЛикуидСтацк и Мидас.