Veri merkezlerinde sıvı soğutma teknolojisi devrimi
Yapay zeka, bulut bilişim ve büyük veri gibi teknolojilerin yenilikçi gelişimiyle birlikte, bilgi altyapısı olarak veri merkezleri ve iletişim ekipmanları giderek artan miktarda hesaplama üstleniyor. Veri merkezlerinde bilgi işlem gücünün hızla artmasıyla birlikte tekli kabinlerin güç yoğunluğu da arttı, bu da ısı dağıtımı verimliliğine yönelik talepleri artırıyor. Öte yandan, "çift karbon" politikası kapsamında, "büyük enerji tüketicileri" olan veri merkezlerinin, soğutma sisteminin elektrik tüketimini azaltmak için PUE göstergelerini sürekli olarak düşürmeleri gerekmektedir. Ancak geleneksel hava soğutması artık yukarıdaki ısı dağıtımı gereksinimlerini karşılayamıyor ve sıvı soğutma teknolojisi ortaya çıktı.
10 yıl önce piyasada bulunan en üst düzey veri merkezi GPU'su, 235W termal tasarım gücüne (TDP) sahip NVIDIA K40'tı. NVIDIA 2020'de A100'ü piyasaya sürdüğünde TDP 400W'a yakındı ve en yeni H100 yongasıyla TDP 700W'a fırladı. Tek bir yüksek performanslı AI çipinin termal tasarım güç tüketimi 1000W'a ulaştı. Intel'in 1.5kW'a ulaşabilecek bir çip geliştirdiği anlaşılıyor. Yapay zekadaki rekabet, sonuçta bilgi işlem gücündeki rekabete indirgeniyor ve yüksek bilgi işlem çipleri için büyük bir darboğaz, ısı dağıtma yetenekleridir. Çipin TDP'si 1000W'ı aştığında sıvı soğutma teknolojisinin benimsenmesi gerekiyor.
Sıvı soğutma teknolojisi, bilgisayar odalarındaki yüksek yoğunluklu dağıtım ve yerel aşırı ısınma sorunlarını etkili bir şekilde çözebilir; bunlar arasında daldırmalı sıvı soğutmanın ısı dağıtımı ve enerji tasarrufu açısından olağanüstü avantajları vardır. Daldırma sıvı soğutma, elektronik cihazların bir soğutma sıvısına daldırıldığı ve üretilen ısının doğrudan soğutma sıvısına aktarıldığı ve sıvının dolaşımı yoluyla iletildiği tipik bir doğrudan temaslı sıvı soğutma yöntemidir. Daldırma sıvı soğutma iki türe ayrılabilir: kullanılan soğutma sıvısının elektronik cihazların soğutulması sırasında durum değişikliğine uğrayıp uğramayacağına bağlı olarak tek fazlı daldırma sıvı soğutma ve faz değişimli daldırma sıvı soğutma. Tek fazlı sistemin avantajı, dağıtım maliyetinin ve soğutma ortamı maliyetinin daha düşük olması ve soğutucu taşması riskinin olmamasıdır; Faz değişiminin avantajı, daha yüksek ısı dağıtma kapasitesi ve limitinde yatmaktadır ancak maliyet ve teknolojik olgunluk açısından hala tek fazın gerisinde kalmaktadır.
Tek fazlı daldırma soğutma, verimli ve güvenilir termal yönetim arayan veri merkezleri için ilgi çekici bir çözüm sunar. Bu yöntemde IT bileşenleri tamamen özel olarak formüle edilmiş bir yalıtım sıvısına batırılır. Bu sıvı, iki fazlı daldırmalı soğutmaya benzer şekilde sunucudaki ısıyı doğrudan emer. İki fazlı sistemlerin aksine, tek fazlı soğutucu kaynamaz veya faz geçişine uğramaz. Tüm soğutma işlemi boyunca sıvı kalır. Isıtılan yalıtım sıvısı, soğutma dağıtım ünitesinin (CDU) içindeki ısı eşanjöründe dolaşır. Bu ısı eşanjörü, termal enerjiyi bağımsız bir soğutma ortamına, genellikle kapalı devre su sistemine aktarır. Soğutulan yalıtım sıvısı daha sonra soğutma döngüsünü tamamlamak için daldırma tankına geri pompalanır.
İki fazlı daldırmalı soğutma sisteminde, elektronik bileşenler, hava, su veya yağdan çok daha iyi ısı iletkenliğine sahip, yalıtımlı, ısı ileten bir sıvı banyosuna daldırılır. İki fazlı daldırma sıvı soğutma arasındaki fark, soğutucunun bir faz geçişine uğramasıdır. İki fazlı daldırma sıvı soğutmanın ısı transfer yolu temel olarak tek fazlı daldırma sıvı soğutmanınkiyle aynıdır; temel fark, ikincil taraftaki soğutucunun yalnızca daldırma odasının iç alanında dolaşmasıdır. daldırma odası gazlı bölgedir ve alt kısım sıvı bölgedir; IT ekipmanı, ekipmandan ısıyı emen ve kaynayan, düşük kaynama noktalı bir sıvı soğutucuya tamamen daldırılmıştır. Düşük yoğunluğundan dolayı buharlaşma yoluyla üretilen yüksek sıcaklıkta gaz halindeki soğutucu, yavaş yavaş daldırma odasının tepesinde toplanır ve tepeye monte edilen kondansatör ile ısı alışverişi yaparak düşük sıcaklıkta bir sıvı soğutucu halinde yoğunlaşır. Daha sonra yer çekimi etkisi altında odanın tabanına geri akar ve IT ekipmanı için ısı dağılımı sağlanır.
Isı dağıtma teknolojisinin yenilikçi gelişimi sürecinde, ister çip ister elektronik cihaz olsun, ürünlerin hacmi, tasarım maliyeti, güvenilirliği ve diğer yönleri işletmelerin kaçınamayacağı eşiklerdir. Bunlar aynı zamanda ısı dağıtma teknolojisinin dengelemesi ve çözmesi gereken sorunlardır. Mevcut model için en uygun çözümü bulmak amacıyla çeşitli ısı dağıtma malzemeleri, teknolojileri ve uygulama senaryolarına yönelik ürünler geliştirmek için farklı kombinasyon teknolojileri kullanılabilir.
