Investigació sobre l'estat de desenvolupament de la tecnologia de refrigeració líquida del servidor a casa i a l'estranger
La dissipació eficient de la calor dels equips microelectrònics i elèctrics sempre ha estat una de les principals aplicacions de la tecnologia moderna de transferència de calor.
[1]. La integració de xips de processament electrònic és cada cop més gran, però el volum és cada cop més petit. El procés de fabricació de la CPU ha passat de 65 nanòmetres a 32 nanòmetres com a era principal, i la GPU ha entrat a l'era dels 28 nanòmetres, que va provocar un gran flux de calor. El problema de la dissipació de calor de la densitat
[2]. La producció de calor del xip de la CPU s'ha disparat d'uns 105 W/m2 d'1 Yi fa uns anys a uns 106 W/m2 d'1 Yi ara
[3]. Si la dissipació de calor és deficient, la temperatura excessivament alta generada no només reduirà l'estabilitat de treball del xip i augmentarà la taxa d'error, sinó que també causarà un estrès tèrmic excessiu a causa de la diferència de temperatura excessiva entre l'entorn intern i extern del mòdul. , que afecta el rendiment elèctric del xip. Freqüència de treball, resistència mecànica i fiabilitat. La investigació i les aplicacions pràctiques han demostrat que la taxa de fallada dels components electrònics augmenta exponencialment amb l'augment de la temperatura de funcionament
[4]. Cada vegada que la temperatura d'un únic component semiconductor augmenta en 10 graus centígrads, la fiabilitat del sistema disminuirà un 50%. Com que les altes temperatures poden tenir un efecte molt perjudicial en el rendiment dels components electrònics, per exemple, les altes temperatures poden posar en perill la unió dels semiconductors, danyar la interfície de connexió del circuit, augmentar la resistència del conductor i causar danys per estrès mecànic, segons la investigació. que més del 55% El mode de fallada dels equips electrònics és causat per una temperatura excessiva
[5]. Des que va néixer el servidor, la dissipació de calor del seu sistema sempre ha anat acompanyada del seu desenvolupament i no es pot eliminar. Els servidors més habituals depenen de l'aire fred per refredar la màquina. Amb el desenvolupament de superordinadors, la integració de xips i la velocitat de càlcul continuen augmentant, el consum d'energia també augmenta i el problema de la dissipació de calor s'ha tornat cada cop més important. El mètode tradicional de dissipació de calor refrigerat per aire és el mètode de transferència directa de calor, que es basa en el mètode de transferència de calor convectiva del fluid monofàsic i el mètode de refrigeració per aire forçat només es pot utilitzar per a dispositius electrònics amb una densitat de flux de calor no superior a 10W/cm2, i sembla que la densitat de flux de calor és superior a 10W/cm2. Impotent.
En els darrers anys, el desenvolupament de la informatització domèstica s'ha fet cada cop més madur i s'han imposat requisits més alts a la infraestructura del sistema d'informació: la tecnologia del centre de dades. Per al centre de dades, a mesura que augmenta la quantitat de dades que s'han de processar, també augmenta l'escala del centre de dades.
Amb el creixement explosiu de la demanda empresarial de processament de dades i el ràpid desenvolupament de la tecnologia informàtica i de xarxa, grans empreses com la banca, les assegurances, els valors i altres indústries financeres, el transport, la medicina i la salut i altres grans empreses i agències governamentals han establert successivament moltes dades. centres. Impulsat per les demandes dels serveis de dades i la tecnologia informàtica, la construcció del centre de dades del meu país' ha entrat ara en un període de ràpid desenvolupament, i els centres de computació en núvol i els centres de dades han sorgit a tot arreu.
Atès que el mètode de refrigeració principal actual és la refrigeració per aire, un gran centre de dades significa una gran quantitat de factures d'electricitat. Amb la construcció de centres de dades, l'enorme consum d'energia dels centres de dades també ha cridat l'atenció de diverses indústries de la societat. Per exemple, el 2013, el nombre de centres de dades a la Xina era d'uns 45.000 i el consum anual d'energia era d'uns 20.000 milions de kwh; s'espera que el 2020, el nombre de centres de dades a la Xina superi els 80.000 i el consum anual d'energia superi els 40.000 milions. Quilowatts-hora (font de dades: ICTresearch).
Hi ha innombrables centres de dades a gran escala amb costos d'electricitat operatius de milions o fins i tot desenes de milions de dòlars a la Xina, i els centres de dades s'han convertit en fossos sense fons que consumeixen energia &." La relació d'eficiència energètica dels centres de dades actuals no és alta.
Això es deu al fet que la tecnologia informàtica relacionada, la tecnologia d'alimentació i la tecnologia de refrigeració han evolucionat des de la història. El disseny tradicional del centre de dades persegueix el rendiment, mentre que una nova generació de centres de dades ha de perseguir l'eficiència energètica (PUE), és a dir, la utilització de l'energia del centre de dades, en les circumstàncies de l'escassetat d'energia actual' i el ràpid augment dels costos energètics. . Tenint en compte l'escalfament global del clima cada cop més, l'energia cada cop més ajustada i l'augment dels costos energètics, el departament d'alt consum d'energia del centre de dades s'enfronta a grans reptes per reduir el consum d'energia, millorar la utilització dels recursos i estalviar costos. L'atenció de cada cop més gestors de centres de dades i proveïdors de TI s'ha convertit en una tendència inevitable en el desenvolupament de centres de dades en el futur. Les autoritats nacionals competents estan prestant cada cop més atenció a la qüestió de la gestió del consum d'energia als centres de dades. A principis de 2013, el"Ministeri d'Indústria i Tecnologia de la Informació, Comissió de Desenvolupament i Reforma, Ministeri de Territori i Recursos, Comissió Reguladora de l'Electricitat i Administració de l'Energia: opinions orientadores sobre la construcció i la disposició de centres de dades&] quot; (Ministeri d'Indústria i Tecnologia de la Informació Unicom, 2013, pàgina 13) va presentar requisits molt específics, cal promoure la planificació general de la ubicació del centre de dades i tenir en compte els recursos i factors ambientals, promoure l'ús intensiu dels recursos i millorar el nivell. d'estalvi d'energia i reducció d'emissions; introduir estàndards rellevants per complir els requisits de la nova generació de centres de dades ecològics, optimitzar la disposició dels fluxos d'aire fred i calent a la sala d'ordinadors i adoptar un subministrament d'aire precís, mesures com el refredament ràpid de les fonts de calor per reduir els costos operatius en termes de construcció de sales d'ordinadors, selecció d'equips principals, etc., per garantir que el valor PUE dels centres de dades a gran escala de nova construcció, és a dir, la taxa d'utilització d'energia del centre de dades, arribi per sota d'1,5 i s'esforcen per reduir el valor PUE de el centre de dades després de la transformació A per sota de 2.
Actualment, la densitat de calor dels nous servidors de bastidor i servidors blade que s'utilitzen àmpliament als centres de dades augmenta any rere any. Els sistemes tradicionals d'aire condicionat que utilitzen la tecnologia de refrigeració per aire no han pogut satisfer els requisits de refrigeració d'aquestes sales d'ordinadors d'alta densitat. Els dissenyadors de la infraestructura del centre de dades han de trobar una altra manera de trobar un mode de refrigeració eficient i raonable.
Hi ha molts mitjans tècnics per reduir el consum d'energia dels centres de dades, però el problema fonamental no és resoldre el problema dels mètodes de construcció del centre de dades, sinó revolucionar els mètodes de refrigeració d'ordinadors i altres equips. A jutjar pels darrers avenços de la investigació a casa i a l'estranger, el desenvolupament d'una nova generació d'ordinadors refrigerats per líquid (o servidors refrigerats per líquid) i l'ús de refrigerants líquids per substituir l'aire per refredar els elements de calefacció de l'ordinador és una revolució tecnològica en els futurs ordinadors. equipament.
