เทคโนโลยีเซิร์ฟเวอร์ระบายความร้อนด้วยของเหลวแผ่นเย็น

ตั้งแต่กำเนิดเซิร์ฟเวอร์ การกระจายความร้อนเป็นปัญหาคอขวดทางเทคนิคที่ยากต่อการทำลาย ด้วยการพัฒนา ความสำคัญของการแก้ปัญหาการกระจายความร้อนมีความโดดเด่นมากขึ้น เซิร์ฟเวอร์ทั่วไปส่วนใหญ่อาศัยอากาศเย็นในการทำความเย็น อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ การผสานชิปและความเร็วในการประมวลผลยังคงเพิ่มขึ้น การใช้พลังงานก็เพิ่มขึ้น และปัญหาการกระจายความร้อนก็ทวีความรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ

การระบายความร้อนด้วยอากาศไม่เพียงพอต่อความต้องการในปัจจุบันสำหรับการระบายความร้อนอีกต่อไป และแม้แต่การกระจายความร้อนก็ยังจำกัดการพัฒนาเซิร์ฟเวอร์และศูนย์ข้อมูล วิธีการกระจายความร้อนด้วยอากาศเย็นแบบดั้งเดิมคือวิธีการถ่ายเทความร้อนโดยตรง วิธีการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพาความร้อนและวิธีการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับซึ่งอาศัยของไหลแบบเฟสเดียวสามารถใช้ได้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อนไม่เกิน 10W/cm2 เท่านั้น ไม่มีอำนาจ อย่างไรก็ตาม ความร้อนที่เกิดจากชิป CPU ได้เพิ่มสูงขึ้นจากประมาณ 1×105W/m2 เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมาเป็น 1×106W/m2 ในขณะนี้

หากการกระจายความร้อนไม่ดี อุณหภูมิที่สูงเกินไปที่สร้างขึ้นจะไม่เพียงแต่ลดความเสถียรในการทำงานของชิปและเพิ่มอัตราข้อผิดพลาด แต่ยังทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนมากเกินไปเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิที่มากเกินไประหว่างสภาพแวดล้อมภายในและภายนอกของโมดูล ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของชิป ความถี่ในการทำงาน ความแข็งแรงทางกล และความน่าเชื่อถือ การวิจัยและการใช้งานจริงแสดงให้เห็นว่าอัตราความล้มเหลวของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณเมื่ออุณหภูมิในการทำงานเพิ่มขึ้น ทุกครั้งที่อุณหภูมิของส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ตัวเดียวเพิ่มขึ้น 10°C ความน่าเชื่อถือของระบบจะลดลง 50% เนื่องจากอุณหภูมิสูงจะส่งผลเสียอย่างมากต่อประสิทธิภาพของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เช่น อุณหภูมิสูงจะเป็นอันตรายต่อทางแยกของเซมิคอนดักเตอร์ ทำลายอินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อของวงจร เพิ่มความต้านทานของตัวนำ และทำให้เกิดความเสียหายจากความเครียดทางกล

ดังนั้นเซิร์ฟเวอร์ระบายความร้อนด้วยของเหลวจึงเกิดขึ้น"ระบายความร้อนด้วยของเหลว" เป็นความฝันของผู้ใช้คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงจำนวนนับไม่ถ้วน แต่เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความสมบูรณ์ทางเทคโนโลยีและต้นทุน คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวจึงอยู่ห่างไกลจากผู้ใช้ทั่วไปมาโดยตลอด Sugon Information Industry (Beijing) Co., Ltd. ได้ทุ่มเทให้กับการสะสมและทำลายปัญหาคอขวด และเปิดตัวเซิร์ฟเวอร์ระบายความร้อนด้วยของเหลวด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาเต็มที่และการควบคุมต้นทุนที่มีลำดับความสำคัญสูง ซึ่งได้ตระหนักถึงอุตสาหกรรมที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวประสิทธิภาพสูงอย่างแท้จริง คอมพิวเตอร์

2. หลักการของเทคโนโลยีนี้:

เทคโนโลยีเซิร์ฟเวอร์ระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแผ่นเย็นใช้ของเหลวทำงานเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนระดับกลางเพื่อถ่ายเทความร้อนจากโซนร้อนไปยังที่ห่างไกลเพื่อระบายความร้อน ในเทคโนโลยีนี้ สารทำงานจะถูกแยกออกจากวัตถุที่จะระบายความร้อน และสารทำงานจะไม่สัมผัสโดยตรงกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่ความร้อนของวัตถุที่จะเย็นลงจะถูกถ่ายโอนไปยังสารทำความเย็นผ่านส่วนประกอบการถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น แผ่นระบายความร้อนด้วยของเหลว เทคโนโลยีนี้จะนำสารหล่อเย็นไปยังแหล่งความร้อนโดยตรง ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากความร้อนจำเพาะของของเหลวมากกว่าความร้อนของอากาศ อัตราการกระจายความร้อนจึงเร็วกว่าอากาศมาก ดังนั้นประสิทธิภาพการทำความเย็นจึงสูงกว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศมาก ความร้อนที่ถ่ายเทต่อหน่วยปริมาตรคือ 1,000 เท่าของประสิทธิภาพการกระจายความร้อน เทคโนโลยีนี้สามารถแก้ปัญหาการกระจายความร้อนของเซิร์ฟเวอร์ความหนาแน่นสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดการใช้พลังงานของระบบทำความเย็น และลดเสียงรบกวน

ส่วนประกอบที่สร้างความร้อนบนเมนบอร์ดเซิร์ฟเวอร์ยกเว้นชิปนั้นถูกพัดลมเอาไป เนื่องจากชิปประมวลผลที่ใหญ่ที่สุดบนเมนบอร์ดจะระบายความร้อนด้วยการระบายความร้อนด้วยของเหลว จำนวนพัดลมจึงลดลงอย่างมาก และอากาศก็เย็นลง จำนวนเครื่องปรับอากาศที่ต้องการ

3. นวัตกรรม

รวมโมดูลการจัดการบนระบบเซิร์ฟเวอร์ระบายความร้อนด้วยของเหลว ติดตั้งแผ่นระบายความร้อนด้วยน้ำแบบตายตัวบนชิป CPU และ GPU ในเซิร์ฟเวอร์ระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบเบลดแบบเต็มกล่อง แผ่นระบายความร้อนด้วยน้ำมีทางเข้าของเหลวและทางออกของเหลว และของเหลวทำงานหมุนเวียนอยู่ในนั้น

ของเหลวเย็นจะถูกส่งจากภายนอกไปยังเครื่องจ่ายแนวตั้งในตู้ และกระจายไปยังเครื่องจ่ายในแนวนอนที่ความสูงต่างกันทั่วทั้งตู้อย่างเท่าเทียมกัน เครื่องจ่ายแนวนอนเชื่อมต่อกับกล่องมีดและกระจายของเหลวเย็นอย่างสม่ำเสมอ ส่งไปยังใบมีดทั้งหมดในกล่องมีดเพื่อแช่เย็น ของเหลวเย็นจะไหลเข้าสู่แผ่นทำความเย็น ในขณะที่ความร้อนที่เกิดจากชิป CPU และ GPU ระหว่างการทำงานจะถูกนำออกไปโดยของเหลวทำงาน และของเหลวร้อนจะไหลออกจากเพลทที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ

ของเหลวร้อนจากใบมีดทั้งหมดในกล่องมีดทั้งหมดจะถูกรวบรวมเข้าไปในตัวเก็บของเหลวความร้อนในตัวแยกของเหลวในแนวนอน และของเหลวร้อนจากกล่องมีดทั้งหมดที่อยู่ในตู้ทั้งหมดจะถูกรวบรวมไปที่เครื่องแยกของเหลวในแนวตั้ง จากนั้นจึงส่งไปที่ ภายนอกถูกกดดันให้ระบายความร้อน จากนั้นกลับไปที่เครื่องจ่ายแนวตั้ง เพื่อทำรอบทั้งหมดให้เสร็จสิ้น นอกจากนี้ยังรวมระบบควบคุมการระบายความร้อนด้วยของเหลวซึ่งสามารถปรับอัตราการไหลโดยอัตโนมัติตามอุณหภูมิคอร์ของ CPU และให้สัญญาณเตือนและการรักษาฉุกเฉินเมื่อตรวจพบการรั่วไหล

แผนผังของหลักการ CDM มีดังนี้:

น้ำเย็นของตัวเครื่องภายนอกจะไหลผ่านท่อทางเข้า CDM เพื่อเปลี่ยนแผ่นเพลทเพื่อระบายความร้อนภายใน CDM และกลับสู่ตัวเครื่องภายนอกผ่านท่อทางออกของเครื่องเปลี่ยนเพลต

น้ำบริสุทธิ์ในท่อหมุนเวียนภายในของ CDM จะถูกส่งไปยัง VCDU หลังจากผ่านปั๊มหมุนเวียน เซ็นเซอร์การไหล เซ็นเซอร์ความดัน และเซ็นเซอร์อุณหภูมิ จากนั้นจ่ายไปยังเซิร์ฟเวอร์ TC4600E-LP

น้ำร้อนหลังจากการแลกเปลี่ยนความร้อน TC4600E-LP ผ่าน VCDU กลับไปที่ท่อส่งกลับ CDM ผ่านเซ็นเซอร์ความดันและเซ็นเซอร์อุณหภูมิ และกลับสู่การแลกเปลี่ยนเพลทเพื่อระบายความร้อน