Yüksek Boyutlu Güç Sistemlerinde Termal Meydan

Yüksek güç tedarik birimleri (PSUs) veri merkezlerinde vazgeçilmez hale geldi, yüksek performanslı hesaplama (HPC) kümeleri, kriptoloji çiftlikleri ve hatta meraklı oyun sistemleri. Silikon gücü hala 120-200 W ısıya devam ediyor - iç su sıcaklıklarının çok daha güvenli çalışmasını sağlamak için, ısıyınmış ısınmış ısınmış ısınmış ısınmış ısı geçişinin yeteneklerini artırmak için.

Gelişmiş Soğutma Çözümlerine İhtiyacı

Hava Soğutma Falls Neden Kısa Süre

Konvansiyonel hava soğutması zorla konveksiyona dayanıyor: fanlar PSU'nun sıcak iletkenlerine bağlı olarak havayı zorlar.2 kW'ın ötesinde, gerekli hava akışı hacmi çok büyük bir artıştır (~1.005 kJ/kg·K); büyük hava hacminin yüksek ısıyı sunucu odalarından çıkarır. daha eleştirel, hava düşük ısı iletkenliği (~0.026 W /m·K) ve kötü bir ısı kapasitesinin (~1.005 kJ/kg); yüksek miktarda ısıyı değiştirir.

Termal Yoğunluk ve Verimlilik

Yüksek güç PSU'ları veri merkezleri genellikle ısıtılabilir gereksinimleri karşılamak için kısmi yüklerde çalışır (örneğin, N + 1) Hava soğutmalı, bu birimler, çevre sıcaklığının üzerindeki maksimum verim artışlarını 40 °C'nin üzerinde tutar - sunucuda ortak bir gerçeklik (örneğin, çevrede her 10 °C artış, alüminyum elektroliziği kapasiteye sahipler genellikle yarı yarıya düşürür ve PSU'nun verimliliği azalırken, 0,5-1 puana göre.

Gürültü ve Acoustics Constraints

İnsan ccupancynin bir endişe olduğu tesislerde - araştırma laboratuvarları veya yüksek uç ses stüdyosu gibi - sık sık sık 45 dBA'da fan gürültüyü kaplar.Bu a 4 kW PSU, gürültüye karşı yeterince sessiz bir şekilde kabul edilir, pahalı ısıtılır.

PSUs için Sıvı Soğutmada Son Yeni Yenilikler

Immersion Soğutma Teknolojileri

Tek-Phase Immersion

Tek fazlı immersion soğutma altmerges tüm PSU'yu ameliyat boyunca sıvı durumda olan bir dielektrik sıvısı ile birleştirir.Son yenilikler, [FONT=0] yüksek performanslı sıvılar [DDüzüşük 1,2 °C) ve düşük vizorasyonlar ile karşılaştırıldığında,% 2,9'luk yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte artışlar (örneğin, yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte) anlamına gelir.

İki-Phase Immersion

İki fazlı immersion, banyonun üzerindeki bir dielektrikli sıvıyı kullanarak bir adım daha soğutmaya devam ediyor.PSU'nun işletim sıcaklığında kaybolup giden bir ısı geçişi mekanizması.En son gelişmeler ışığında, 100-küresel ısı (toplayıcı 100-200 kJ/kg) daha sonra, yüksek çözünürlükte 5-fazırık ısıtımının ötesindeki iki ısı geçişinin (GWP) ısıtılması.

Kapalı-Loop ve Doğrudan-to-Chip Sıvı Soğutma

Tüm üniteyi altüst etmek yerine, kapalı-loop sistemleri doğrudan en sıcak bileşenlere bağlanır –tip olarak birincil taraf MOSFETs, retifier diyots ve manyetik bileşenler. buradaki yenilikler:

  • [FONT=0)Mikro kanal soğuk plakalar [Dönetici:0) Mikro kanal genişliği 200 μm kadar küçük, yüzey-to-volume oranını arttırır ve 3 kW güç modülü için konvektif ısı transfer katlarını geliştirir.
  • [FONT:0)Miniaturized Diaz pompalar[Dönesel akış oranlarına sahip elektronik olarak kompresyon motorlar (0.5-5 L/min) ve 2 W güçten daha az tüketilirken, bu pompalar, sadece dış radyatör veya tesis soğutulmuş su bağlantısı gerektiren kendi kendine özgü sıvı soğutma döngüleri ile entegre edilebilir.
  • [FONT=0) Akıllı akış kontrolleri ve sıcaklık sensörleri[Dönetici:0) PID algoritmalarının pompa hızını modüle etmesi ve valf pozisyonlarını gerçek zamanlı olarak atlatmak için atması, PSU'nun boş zaman, kontrol, pompa ömrünün yakınından ve pompa hayatına kadar azaltır.In ani load Bases (e.g., GPU veya veri tabanı patlama)

İlk tarafın immersionını ikincil kişilik kapasitörler hava soğutmasıyla birleştiren Hybrid tasarımları da ortaya çıkıyor, maliyet ve performans dengelemek.

PSUs için Modern Sıvı Soğutma Faydaları

Peak Yükleri altında Gelişmiş Performans

Sıvı soğutmalı PSUs, yüksek çözünürlükte bile baskı düzenlemelerini ve geri yüklemeyi sürdürüyor. Çünkü sıvı büyük bir termal rezervuar, geçici sıcaklık gezileri parladı -MOSFETs güvenli çalışma alanı içinde kalıyor (SOA) sürekli olarak 45 °C ortamında devam edebilir, ancak ısı soak nedeniyle yaklaşık 3 kW ila 2.5 kW'a eşdeğer bir şekilde eşdeğer bir şekilde.

Artan Güvenilirlik ve Genişletilmiş Yaşam

PSU başarısızlığının tek büyük sürücüsü termal bisiklettir. 10-20 °C'nin her sıcaklık hızlanması, ortak yorgunluk ve kapasitör kuru temizleme gibi. sıvı soğutma iç sıcaklıklar ±2 °C'de sabitlenebilir, hatta diurnal ortam değişiklikleri veya yükler sırasında bile, büyük ölçekli immersion-cooled veri merkezlerinden (örneğin, 5 yıldan fazla süren) yüksek çözünürlükte ısıtılır.LiquidStack) PSU başarısızlık oranlarının% 60-70 oranında düşmesine kıyasla,% 10 ila 10 yıl boyunca ortalama uzunlukta ısınırık yüklemeler ve ortalama kullanım süresine kıyasla % 10 yıl boyunca azalır.

Enerji Verimliliği ve Sahipliğin Toplam Maliyeti

Sıvı soğutma döngüsü kendisini güç tüketiyor (pumps, Daveers), genel tesis enerji verimliliği birkaç nedenden dolayı gelişiyor:

  • Data center soğutma altyapısı (CRAC birimleri, fanlar) düşük olabilir çünkü PSU atık ısı doğrudan kaynakta yakalanır ve daha yüksek sıcaklık sıvı döngüsüne reddedildi.
  • Pompalar aynı ısı kaldırılması için hayranlardan çok daha verimlidir: 10 W pompa, 50-100 W fan gücü kadar termal enerji taşıyabilir.
  • Atık ısısı ısıtma veya sıcak su inşa etmek için geri alınabilir, PUE (Power Use effectiveness) birçok dağıtımda 1.2'nin altında değerleri artırabilir.PSU kaybının her 1 kW'ı için sıvı soğutma, kullanılabilir ısı kurtarmanın 0.8 kW'ını sağlar.

10 yıllık bir ufuk üzerinde toplam mülkiyet maliyeti (TCO) genellikle 10 kW'ın üzerinde PSU kapasitesinin kurulumları için sıvı soğutmayı tercih eder, elektrik, bakım ve yedek donanım üzerindeki tasarruf sağlar.

Compact Design ve Yüksek Güç Yoğunluğu

Katı ısıtıcıları ve yüksek hızlı hayranları ortadan kaldırmak için, sıvı soğutma PSU'nun 30-50'ye kadar hacmi azaltmasına izin verir.Bu özellikle bıçak sunucularında değerlidir, modüler UPS sistemleri ve elektrikli araç şarj cihazı, her bir inç önemli. Bir sıvı soğutmalı 4.8 kW PSU lider bir üreticiden ()Artesyn gömülü teknolojiler) aynı 1U yüksek ayak izi 2.5 kW hava şarj cihazı olarak ele alır.

Uygulama Challenges ve Mitigations

Leakage Risk ve Akışkanlık Uyumluluk

Yaygın sıvı soğutma kabul edilmesi birincil engel, soğuk sıvıların zararlı olmayan elektronikler için algılanmasıdır. Modern sistemler bunu birden çok koruma katmanı ile ele alır: çift katlı küvet, iletken sızıntı sensörleri ve başarısız pompalar, kapalı valflar.Dielektrik sıvıları, kontraseptif olmayan ve konkorkülsüz olmayanlar için seçilir; onlar tahtalarda havuzda bile kısa devrelere neden olmazlar.

Bakım Kompleksi

Kapalı-loop sistemleri, zamansal serinleme seviyesi kontrolleri ve sıra dışı yedek (her 3-5 yıl) anti-küresel katkılarını korumak için filtrelemeye ihtiyaç duyar ve dielektrik sıvısı, merkezi bir rezervuardan gelen otomatik olarak restore edilen döngüler için zaman içinde bozulabilir.

İlk Maliyet ve Retrofit Challenges

Sıvı soğutma için ön prim - hazır PSU'lar genellikle hava soğutmalı eşdeğerlerden% 20-40 daha yüksektir. Yeşil alan veri merkezleri için, bu prim, soğutma altyapısında tasarruflarla dengelenir, yükseltilmiş zeminler ve elektrik kablolama olmadan optimize edilir.

Future Yol Tarifi

Sonraki -Generation Dielektrik Akışları

Araştırmacılar aktif olarak gelişmektedir:0)nanofluidler - Enerjinin araç teknolojileri Ofisi) elektrik araçlarında taşıyıcı güç kaynaklarına söz veriyor - uzay ve ağırlık kısıtlamalarının etkisi altında 20-50%, bitkisel yağlardan gelen erken prototipler düşük maliyetli olarak test edilir.

AI-Optimized Thermal Management

Makine öğrenme algoritmaları yük modellerini tahmin edebilir (örneğin, günlük bir depo, GPU madencilik döngüleri) ve önceden belirlenmiş akış hızları, pompa hızları ve yüksek çözünürlükte sıcaklıkları tutmak için aşırı dağıtım merkezlerinin minimum enerji tüketimi tahmin edilebilir.Po- bazlı kontrol ötesindeki 15-20% ek enerji tasarrufları - PSU'nun termal davranışının gerçek kopyaları - PSU'nun termal davranışının gerçekleştirilmesi - güvenli ağlayarak veya proaktif bakım planlamaları.

Standartlaştırma ve Endüstri Kabul

Formlar:0)Open Compute Project (OCP)), şimdi Microsoft gibi standart arayüzleri tanımlamak ve hızlı bağlantı parçaları da dahil olmak üzere, sıvı soğutma parçaları ve pompa/valve kontrolü için iletişim protokolleri haline gelecektir. Bu standartlar önümüzdeki beş yıl içinde sıvı soğutma seçenekleri sunmak için daha fazla üreticiyi teşvik edecektir.

Two-Phase Direct Enjeksiyon

Gelişen bir konsept, iki fazlı bir dielektrik serinlemek, doğrudan PSU'nun hava akışı yolunda bir mist biçimindeki hava akışını birleştirir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Sıvı soğutma süper bilgisayarlar için bir niş çözümden, pratik, giderek daha pahalı bir şekilde kabul edilmesi için bir çok maliyet-enerji PSU'nun veri merkezlerinde, endüstriyel ekipman ve yüksek uçlu hesaplama ortamları sağlar.Immersion sıvıları, mikro kanallı plakalar, akıllı kontroller ve malzemeler uyumluluk, sadece performans ve güvenilirliklerini koruyan bir soğutma teknolojisidir.