Pesquisa sobre o status de desenvolvimento da tecnologia de resfriamento líquido para servidores em casa e no exterior

A dissipação de calor eficiente de microeletrônicos e equipamentos elétricos sempre foi uma das principais aplicações da tecnologia moderna de transferência de calor

[1]. A integração dos chips de processamento eletrônico está ficando cada vez mais alta, mas o volume está cada vez menor. O processo de fabricação da CPU passou de 65 nanômetros para 32 nanômetros como a era mainstream, e a GPU entrou na era de 28 nanômetros, o que causou alto fluxo de calor. O problema de dissipação de calor de densidade

[2]. A produção de calor do chip da CPU aumentou de cerca de 105 W / m2 de 1 Yi há alguns anos para cerca de 106 W / m 2 de 1 Yi agora

[3]. Se a dissipação de calor for ruim, a temperatura excessivamente alta gerada não só reduzirá a estabilidade de funcionamento do chip e aumentará a taxa de erro, mas também causará estresse térmico excessivo devido à diferença de temperatura excessiva entre o ambiente interno e externo do módulo , o que afeta o desempenho elétrico do chip. Freqüência de trabalho, resistência mecânica e confiabilidade. Pesquisas e aplicações práticas têm mostrado que a taxa de falha de componentes eletrônicos aumenta exponencialmente com o aumento da temperatura de operação

[4]. Cada vez que a temperatura de um único componente semicondutor aumenta em 10 graus Celsius, a confiabilidade do sistema diminui em 50%. Como a alta temperatura pode ter um efeito muito prejudicial no desempenho de componentes eletrônicos, por exemplo, a alta temperatura pode colocar em risco a junção de semicondutores, danificar a interface de conexão do circuito, aumentar a resistência do condutor e causar danos por estresse mecânico, pesquisas mostram que mais de 55% O modo de falha de equipamentos eletrônicos é causado por temperatura excessiva

[5]. Desde o nascimento do servidor, a dissipação de calor do seu sistema sempre foi acompanhada pelo seu desenvolvimento e não pode ser eliminada. A maioria dos servidores comuns dependem de ar frio para resfriar a máquina. Com o desenvolvimento de supercomputadores, a integração do chip e a velocidade de computação continuam a aumentar, o consumo de energia também está aumentando e o problema da dissipação de calor se tornou cada vez mais proeminente. O método tradicional de dissipação de calor resfriado a ar é o método de transferência direta de calor, que se baseia no método de transferência de calor por convecção de fluido monofásico e o método de resfriamento a ar forçado só pode ser usado para dispositivos eletrônicos com uma densidade de fluxo de calor não superior a 10W / cm2, e parece que a densidade do fluxo de calor é maior do que 10W / cm2. Impotente.

Nos últimos anos, o desenvolvimento da informatização doméstica tornou-se cada vez mais maduro e requisitos mais elevados foram colocados na infraestrutura do sistema de informações - tecnologia de data center. Para o data center, conforme a quantidade de dados que precisa ser processada aumenta, a escala do data center também aumenta.

Com o crescimento explosivo da demanda de negócios de processamento de dados e o rápido desenvolvimento de tecnologia de computador e rede, grandes empresas, como bancos, seguros, valores mobiliários e outros setores financeiros, de transporte, médicos e de saúde e outras grandes empresas e agências governamentais estabeleceram sucessivamente muitos dados centros. Impulsionada pelas demandas de serviços de dados e tecnologia de TI, a construção de data center em meu país&nº 39; agora entrou em um período de rápido desenvolvimento, e centros de computação em nuvem e data centers surgiram em todos os lugares.

Como o método de resfriamento principal atual é o resfriamento a ar, um data center enorme significa uma grande quantidade de contas de eletricidade. Com a construção dos data centers, o enorme consumo de energia dos data centers também tem atraído a atenção de diversos setores da sociedade. Por exemplo, em 2013, o número de data centers na China era de cerca de 45.000 e o consumo anual de energia era de cerca de 20 bilhões de kwh; espera-se que, em 2020, o número de centros de dados na China ultrapasse 80.000 e o consumo anual de energia ultrapasse 40 bilhões. Quilowatt-hora (fonte de dados: ICTresearch).

Existem incontáveis ​​centros de dados de grande escala com custos operacionais de eletricidade de milhões ou mesmo dezenas de milhões de dólares na China, e os centros de dados tornaram-se poços sem fundo que consomem energia &." O índice de eficiência energética dos data centers atuais não é alto.

Isso ocorre porque a tecnologia de computação relacionada, a tecnologia de fonte de alimentação e a tecnologia de resfriamento evoluíram ao longo da história. O design tradicional do data center busca o desempenho, enquanto uma nova geração de data centers deve buscar a eficiência energética (PUE), ou seja, a utilização de energia do data center, nas circunstâncias da atual&nº 39; s falta de energia e rápido aumento nos custos de energia . Em vista do clima global cada vez mais aquecido, energia cada vez mais escassa e custos crescentes de energia, o departamento de alto consumo de energia do data center está enfrentando sérios desafios para reduzir o consumo de energia, melhorar a utilização de recursos e economizar custos. A atenção de cada vez mais gerentes de data centers e fornecedores de TI se tornou uma tendência inevitável no desenvolvimento de data centers no futuro. As autoridades nacionais relevantes estão prestando cada vez mais atenção à questão da gestão do consumo de energia nos centros de dados. No início de 2013, o" Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação, Comissão de Desenvolvimento e Reforma, Ministério de Terras e Recursos, Comissão Reguladora de Eletricidade e Administração de Energia: Pareceres Orientadores sobre a Construção e Layout de Centros de Dados [GG ] quot; (Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação Unicom, 2013, página 13) apresentam requisitos muito específicos, É necessário promover o planejamento geral da localização do data center e considerar recursos e fatores ambientais, promover o uso intensivo de recursos e melhorar o nível de economia de energia e redução de emissões; introduzir padrões relevantes para atender aos requisitos da nova geração de data centers verdes, otimizar o layout de fluxos de ar frio e quente na sala de computadores e adotar um suprimento de ar preciso. Medidas como resfriamento rápido de fontes de calor para reduzir custos operacionais em termos de construção da sala de computadores, seleção do equipamento principal, etc., para garantir que o valor PUE de data centers de grande escala recém-construídos, ou seja, a taxa de utilização de energia do data center, atinja menos de 1,5 e se esforce para reduzir o valor PUE de o data center após a transformação para abaixo de 2.

Atualmente, a densidade de calor de novos servidores em rack e servidores blade que são amplamente usados ​​em data centers está aumentando a cada ano. Os sistemas de ar condicionado tradicionais que usam a tecnologia de resfriamento de ar não conseguiram atender aos requisitos de resfriamento dessas salas de computador de alta densidade. Os projetistas da infraestrutura do data center devem encontrar outra maneira de encontrar um modo de resfriamento eficiente e razoável.

Existem muitos meios técnicos para reduzir o consumo de energia dos data centers, mas o problema fundamental não é resolver o problema dos métodos de construção dos data centers, mas revolucionar os métodos de resfriamento de computadores e outros equipamentos. A julgar pelo progresso da pesquisa mais recente no país e no exterior, o desenvolvimento de uma nova geração de computadores com refrigeração líquida (ou servidores com refrigeração líquida) e o uso de refrigerantes líquidos para substituir o ar para resfriar os elementos de aquecimento do computador é uma revolução tecnológica no futuro computador equipamento.