Palvelinten nestejäähdytysteknologian kehitystilanteen tutkimus kotimaassa ja ulkomailla

Mikroelektroniikan ja sähkölaitteiden tehokas lämmönpoisto on aina ollut yksi modernin lämmönsiirtoteknologian pääsovelluksista.

[1]. Elektronisten prosessointisirujen integrointi lisääntyy ja lisääntyy, mutta volyymi pienenee ja pienenee. Prosessorin valmistusprosessi on siirtynyt 65 nanometristä 32 nanometriin valtavirran aikakaudella, ja GPU on siirtynyt 28 nanometrin aikakauteen, mikä aiheutti korkean lämpövirran. Tiheyden lämmönhajoamisongelma

[2]. CPU-sirun lämpöteho on noussut noin 105 W/m2 1 Yi:stä muutama vuosi sitten noin 106 W/m 2 1 Yi:iin nyt

[3]. Jos lämmönpoisto on huono, syntyvä liian korkea lämpötila ei vain vähennä sirun työskentelystabiilisuutta ja lisää virhesuhdetta, vaan myös aiheuttaa liiallista lämpörasitusta moduulin sisäisen ja ulkoisen ympäristön välisen liiallisesta lämpötilaerosta johtuen. , joka vaikuttaa sirun sähköiseen suorituskykyyn. Toimintataajuus, mekaaninen lujuus ja luotettavuus. Tutkimus ja käytännön sovellukset ovat osoittaneet, että elektronisten komponenttien vikaantuvuus kasvaa eksponentiaalisesti käyttölämpötilan noustessa

[4]. Joka kerta kun yksittäisen puolijohdekomponentin lämpötila nousee 10 celsiusastetta, järjestelmän luotettavuus heikkenee 50 %. Koska korkealla lämpötilalla voi olla erittäin haitallinen vaikutus esimerkiksi elektronisten komponenttien suorituskykyyn, korkea lämpötila voi vaarantaa puolijohteiden liitoksen, vahingoittaa piirin liitäntärajapintaa, lisätä johtimen vastusta ja muodostaa mekaanisia jännitysvaurioita, tutkimus osoittaa. että yli 55 % Elektroniikkalaitteiden vikatila johtuu liiallisesta lämpötilasta

[5]. Palvelimen syntymästä lähtien sen järjestelmän lämmön haihtumista on aina seurannut sen kehitys, eikä sitä voida poistaa. Useimmat palvelimet käyttävät kylmää ilmaa koneen jäähdyttämiseen. Supertietokoneiden kehityksen myötä siruintegraatio ja laskentanopeus kasvavat edelleen, myös energiankulutus kasvaa ja lämmön haihtumisen ongelma on tullut yhä näkyvämmäksi. Perinteinen ilmajäähdytteinen lämmönpoistomenetelmä on suora lämmönsiirtomenetelmä, joka perustuu yksivaiheisen nesteen konvektiiviseen lämmönsiirtomenetelmään ja pakotettua ilmajäähdytysmenetelmää voidaan käyttää vain elektronisissa laitteissa, joiden lämpövuon tiheys on enintään 10W/cm2, ja näyttää siltä, ​​että lämpövuon tiheys on suurempi kuin 10W/cm2. Voimaton.

Kotimaisen informatisoinnin kehitys on viime vuosina kypsynyt ja tietojärjestelmäinfrastruktuurille – konesaliteknologialle – on asetettu korkeampia vaatimuksia. Palvelinkeskuksen osalta, kun käsiteltävän tiedon määrä kasvaa, myös palvelinkeskuksen mittakaava kasvaa.

Tietojenkäsittelyliiketoiminnan kysynnän räjähdysmäisen kasvun ja tietokone- ja verkkoteknologian nopean kehityksen myötä suuret yritykset, kuten pankki-, vakuutus-, arvopaperi- ja muut rahoitusalat, kuljetus-, lääketieteellinen ja terveydenhuolto sekä muut suuret yritykset ja valtion virastot, ovat peräkkäin keränneet monia tietoja. keskuksia. Datapalvelujen ja IT-tekniikan vaatimusten ajama kotimaani'palvelinkeskusrakentaminen on nyt alkanut nopean kehityksen jaksoon, ja pilvilaskentakeskuksia ja datakeskuksia on syntynyt kaikkialle.

Koska nykyinen pääjäähdytysmenetelmä on ilmajäähdytys, valtava datakeskus tarkoittaa valtavaa määrää sähkölaskuja. Datakeskusten rakentamisen myötä datakeskusten valtava energiankulutus on herättänyt myös yhteiskunnan eri toimialojen huomion. Esimerkiksi vuonna 2013 konesalien määrä Kiinassa oli noin 45 000 ja vuotuinen virrankulutus noin 20 miljardia kWh; Vuoteen 2020 mennessä Kiinan datakeskusten määrän odotetaan ylittävän 80 000 ja vuotuisen virrankulutuksen ylittävän 40 miljardia. Kilowattitunnit (tietolähde: ICTresearch).

Kiinassa on lukemattomia suuria datakeskuksia, joiden käyttösähkökustannukset ovat miljoonia tai jopa kymmeniä miljoonia dollareita, ja datakeskuksista on tullut energiaa kuluttavia"pohjattomia kaivoja." Nykyisten datakeskusten energiatehokkuusaste ei ole korkea.

Tämä johtuu siitä, että niihin liittyvä laskentatekniikka, virtalähdetekniikka ja jäähdytystekniikka ovat kaikki kehittyneet historiasta. Perinteinen datakeskusten suunnittelu tavoittelee suorituskykyä, kun taas uuden sukupolven datakeskusten on pyrittävä energiatehokkuuteen (PUE) eli palvelinkeskusten energiankäyttöön nykyisten':n energiapulan ja energiakustannusten nopean nousun olosuhteissa. . Yhä lämpenevän ilmaston, kiristyvän energian ja nousevien energiakustannusten vuoksi palvelinkeskuksen korkean energiankulutuksen osastolla on edessään vakavia haasteita energiankulutuksen vähentämisessä, resurssien käytön parantamisessa ja kustannussäästöissä. Yhä useamman konesalin johtajien ja IT-toimittajien huomiosta on tullut väistämätön trendi konesalien kehittämisessä tulevaisuudessa. Asianomaiset kansalliset viranomaiset kiinnittävät yhä enemmän huomiota datakeskusten energiankulutuksen hallintaan. Vuoden 2013 alussa &: teollisuus- ja tietotekniikkaministeriö, kehitys- ja uudistuskomissio, maa- ja luonnonvaraministeriö, sähkön sääntelytoimikunta ja energiahallinto: ohjaavia lausuntoja datakeskusten rakentamisesta ja sijoittelusta [GG ] quot; (Teollisuus- ja tietotekniikka-unicom, 2013, sivu 13) esitti hyvin erityisiä vaatimuksia , On tarpeen edistää konesalin sijainnin kokonaissuunnittelua ja ottaa huomioon resurssit ja ympäristötekijät, edistää resurssien intensiivistä käyttöä ja parantaa tasoa. energiansäästöstä ja päästöjen vähentämisestä; ottaa käyttöön asiaankuuluvat standardit uuden sukupolven vihreiden datakeskusten vaatimusten täyttämiseksi, optimoida kylmän ja kuuman ilmavirran sijoittelu tietokonehuoneessa ja ottaa käyttöön tarkka ilmansyöttö. tietokonehuoneen rakentaminen, päälaitteiden valinta jne. varmistaakseen, että uusien suurten palvelinkeskusten PUE-arvo eli palvelinkeskuksen energiankäyttöaste on alle 1,5, ja pyrittävä alentamaan PUE-arvoa palvelinkeskus muutoksen jälkeen Alle 2.

Tällä hetkellä konesaleissa laajasti käytettyjen uusien räkkipalvelimien ja blade-palvelimien lämpötiheys kasvaa vuosi vuodelta. Perinteiset ilmajäähdytystekniikkaa käyttävät ilmastointijärjestelmät eivät ole pystyneet täyttämään tällaisten tiheiden tietokonehuoneiden jäähdytysvaatimuksia. Konesaliinfrastruktuurin suunnittelijoiden on löydettävä toinen tapa löytää tehokas ja järkevä jäähdytystila.

Konesalien energiankulutuksen vähentämiseen on monia teknisiä keinoja, mutta perustavanlaatuinen ongelma ei ole palvelinkeskusten rakennusmenetelmien ongelman ratkaiseminen, vaan tietokoneiden ja muiden laitteiden jäähdytysmenetelmien mullistaminen. Kotimaassa ja ulkomailla viimeisimmän tutkimuksen edistyksen perusteella uuden sukupolven nestejäähdytteisten tietokoneiden (tai nestejäähdytteisten palvelimien) kehittäminen ja nestemäisten kylmäaineiden käyttö ilman korvaamiseksi tietokoneen lämmityselementtien jäähdyttämiseksi on teknologinen vallankumous tulevaisuuden tietokoneissa. laitteet.