Kaksivaiheinen upotusnestejäähdytys voittaa jäähdytysnesteen vuotamisen haasteen
Vastatakseen massiivisen datan reaaliaikaisiin laskentatarpeisiin ja tekoälysovellusten kasvavaan kysyntään tietokoneteollisuus on siirtynyt suurempaa tehoa käsitteleviin siruarkkitehtuureihin. Tällä hetkellä yhden sirun CPU:n teho on kasvanut 150 watista yli 300 wattiin; Yhden GPU:n teho on noussut yli 700 wattiin. Perinteisen ilmajäähdytyksen haasteena on saavuttaa jäähdytysraja suuritehoisissa palvelimissa, joten nestejäähdytyksen soveltamisesta ja tutkimuksesta konesaleissa on tullut kiireellinen tarve.
Toisaalta kaksivaiheinen upotusnestejäähdytys voi saavuttaa suuremman tiheyden käsittelykapasiteetin rajoitetuissa tiloissa, minkä katsotaan johtavan nestejäähdytyksen kehitystrendiin; Toisaalta materiaalien yhteensopivuutta, lämpötasapainoa, höyryn talteenottoa ja taloudellisia hyötyjä koskevien merkittävien ongelmien vuoksi monet ihmiset uskovat, että kaksivaiheinen upotusnestejäähdytys on edelleen haastava tieteellinen projekti.
Tällä hetkellä tutkittavat kaksivaiheiset upotetut jäähdytysjärjestelmät ovat usein haitallisia organismeille ja ympäristölle. Vaikka valmistajat ovat ottaneet käyttöön tiukkoja toimenpiteitä estääkseen suuria määriä jäähdytysnesteen häviämistä ympäristöön, läpimurtoja on tehtävä jäähdytysnesteen vuotamisen, alempien käyttökustannusten ja kaksivaiheisten upotettujen jäähdytyspalvelintelineiden paremman huollettavuuden suhteen.
Microsoft on valmistellut innovatiivisen konseptisuunnitelman kaksivaiheiselle upotettavalle nestejäähdytteiselle datakeskuksen telinejärjestelmälle, jolla pyritään ratkaisemaan yllä olevat ongelmat. Erillinen suljettu runkomoduuli voi sisältää yhden tai useamman elektronisen komponentin upotettuna kaksivaiheiseen jäähdytysnesteeseen. Kun elektroniikkakomponentit toimivat ja kuumenevat, elektroniikkakomponenttien ympärillä oleva jäähdytysneste käy läpi vaihemuutoksen nestefaasista kaasufaasiin ja saavuttaa kaksivaiheisen lauhduttimen säiliöön höyrykytkennän kautta. Sen jälkeen se jäähdytetään kaksivaiheisessa lauhduttimen säiliössä ja käy läpi faasisiirtymän takaisin nestemäiseen tilaan. Erillinen suljettu runkomoduuli voidaan erottaa kaksivaiheisesta lauhdutinkotelosta vapauttamatta kaksivaiheista jäähdytysnestettä, ja telineeseen voi kuulua useita suljettuja alustamoduuleja ja lauhdutinkotelo kokonaisuudessaan.
Viime vuosina Microsoft on suosinut kaksivaiheista nestejäähdytystä sen erinomaisen jäähdytystehokkuuden ja energiankulutuksen ansiosta. Huhtikuussa 2021 Microsoft ilmoitti, että kaksivaiheinen upotusnestejäähdytys voi vähentää minkä tahansa palvelimen virrankulutusta 5–15 %, kun sitä käytetään jäähdytysratkaisuna tehokkaille sovelluksille, kuten tekoälylle.
Tämän tuloksen johdosta Microsoft-tiimi teki yhteistyötä datakeskuksen IT-järjestelmien valmistajan ja suunnittelijan Wiwynnin kanssa soveltaakseen heidän ensimmäistä kaksivaiheista upotusjäähdytysratkaisuaan Microsoftin Azure-palvelinkeskuksessa Quincyssä, Washingtonissa.
