Cercetare privind stadiul dezvoltării tehnologiei de răcire cu lichid de server în țară și în străinătate
Disiparea eficientă a căldurii a microelectronicei și echipamentelor electrice a fost întotdeauna una dintre principalele aplicații ale tehnologiei moderne de transfer de căldură
[1]. Integrarea cipurilor de procesare electronică este din ce în ce mai mare, dar volumul este din ce în ce mai mic. Procesul de fabricație a procesorului a trecut de la 65 de nanometri la 32 de nanometri ca era principală, iar GPU-ul a intrat în era de 28 de nanometri, ceea ce a cauzat un flux ridicat de căldură. Problema disipării căldurii a densității
[2]. Puterea de căldură a cipului CPU a crescut de la aproximativ 105 W/m2 de 1 Yi în urmă cu câțiva ani la aproximativ 106 W/m2 de 1 Yi acum
[3]. Dacă disiparea căldurii este slabă, temperatura excesiv de ridicată generată nu numai că va reduce stabilitatea de lucru a cipului și va crește rata de eroare, dar va provoca și stres termic excesiv din cauza diferenței excesive de temperatură dintre mediul intern și cel extern al modulului. , care afectează performanța electrică a cipului. Frecvența de lucru, rezistența mecanică și fiabilitatea. Cercetările și aplicațiile practice au arătat că rata de defectare a componentelor electronice crește exponențial odată cu creșterea temperaturii de funcționare
[4]. De fiecare dată când temperatura unei singure componente semiconductoare crește cu 10 grade Celsius, fiabilitatea sistemului va scădea cu 50%. Deoarece temperatura ridicată poate avea un efect foarte dăunător asupra performanței componentelor electronice, de exemplu, temperatura ridicată poate pune în pericol joncțiunea semiconductoarelor, poate deteriora interfața de conectare a circuitului, crește rezistența conductorului și poate provoca daune mecanice, arată cercetările. că mai mult de 55% Modul de defectare a echipamentelor electronice este cauzat de temperatură excesivă
[5]. De când s-a născut serverul, disiparea căldurii sistemului său a fost întotdeauna însoțită de dezvoltarea sa și nu poate fi eliminată. Cele mai comune servere se bazează pe aer rece pentru a răci mașina. Odată cu dezvoltarea supercomputerelor, integrarea cipurilor și viteza de calcul continuă să crească, consumul de energie crește, de asemenea, iar problema disipării căldurii a devenit din ce în ce mai importantă. Metoda tradițională de disipare a căldurii răcită cu aer este metoda de transfer direct de căldură, care se bazează pe metoda de transfer de căldură convectiv al fluidului monofazat, iar metoda de răcire forțată cu aer poate fi utilizată numai pentru dispozitive electronice cu o densitate a fluxului de căldură de cel mult 10W/cm2 și se pare că densitatea fluxului de căldură este mai mare de 10W/cm2. Neputincios.
În ultimii ani, dezvoltarea informatizării interne a devenit din ce în ce mai matură și au fost impuse cerințe mai mari asupra infrastructurii sistemului informațional — tehnologia centrului de date. Pentru centrul de date, pe măsură ce cantitatea de date care trebuie procesată crește, amploarea centrului de date crește și ea.
Odată cu creșterea explozivă a cererii de afaceri de prelucrare a datelor și dezvoltarea rapidă a tehnologiei computerelor și rețelelor, marile întreprinderi, cum ar fi bancare, asigurări, valori mobiliare și alte industrii financiare, transporturi, medicale și sănătate și alte întreprinderi mari și agenții guvernamentale au stabilit succesiv multe date. centre. Impulsat de cerințele serviciilor de date și ale tehnologiei IT, construcția centrelor de date din țara mea' a intrat acum într-o perioadă de dezvoltare rapidă, iar centrele de cloud computing și centrele de date au apărut peste tot.
Deoarece metoda principală actuală de răcire este răcirea cu aer, un centru de date imens înseamnă o sumă uriașă de facturi la electricitate. Odată cu construcția centrelor de date, consumul uriaș de energie al centrelor de date a atras și atenția diverselor industrii din societate. De exemplu, în 2013, numărul centrelor de date din China a fost de aproximativ 45.000, iar consumul anual de energie a fost de aproximativ 20 de miliarde de kwh; este de așteptat ca până în 2020, numărul de centre de date din China să depășească 80.000, iar consumul anual de energie să depășească 40 de miliarde. Kilowați-oră (sursa de date: ICTresearch).
Există nenumărate centre de date la scară largă cu costuri de operare a energiei electrice de milioane sau chiar zeci de milioane de dolari în China, iar centrele de date au devenit gropi fără fund care consumă energie &." Raportul de eficiență energetică a centrelor de date actuale nu este ridicat.
Acest lucru se datorează faptului că tehnologia de calcul asociată, tehnologia de alimentare cu energie și tehnologia de răcire au evoluat toate din istorie. Designul tradițional al centrelor de date urmărește performanța, în timp ce o nouă generație de centre de date trebuie să urmărească eficiența energetică (PUE), adică utilizarea energiei centrului de date, în condițiile deficitului de energie de astăzi' și creșterea rapidă a costurilor cu energie. . Având în vedere încălzirea globală din ce în ce mai mare, energia din ce în ce mai redusă și costurile în creștere ale energiei, departamentul cu consum mare de energie al centrului de date se confruntă cu provocări severe în reducerea consumului de energie, îmbunătățirea utilizării resurselor și economisirea costurilor. Atenția din ce în ce mai multor manageri de centre de date și furnizori IT a devenit o tendință inevitabilă în dezvoltarea centrelor de date în viitor. Autoritățile naționale relevante acordă din ce în ce mai multă atenție problemei gestionării consumului de energie în centrele de date. La începutul anului 2013,"Ministerul Industriei și Tehnologiei Informației, Comisia pentru Dezvoltare și Reformă, Ministerul Terenului și Resurselor, Comisia de Reglementare a Energiei Electrice și Administrația Energiei: Opinii directoare privind construcția și amenajarea centrelor de date&] quot; (Ministerul Industriei și Tehnologiei Informației Unicom, 2013, pagina 13) a prezentat cerințe foarte specifice , Este necesar să se promoveze planificarea generală a locației centrului de date și să se ia în considerare resursele și factorii de mediu, să promoveze utilizarea intensivă a resurselor și să se îmbunătățească nivelul de economisire a energiei și reducerea emisiilor; să introducă standarde relevante pentru a îndeplini cerințele noii generații de centre de date verzi, să optimizeze dispunerea fluxurilor de aer rece și cald în camera computerelor și să adopte o alimentare precisă cu aer, Măsuri precum răcirea rapidă a surselor de căldură pentru a reduce costurile de operare în ceea ce privește construcția sălii de calculatoare, selecția echipamentului principal etc., pentru a se asigura că valoarea PUE a centrelor de date la scară largă nou construite, adică rata de utilizare a energiei a centrului de date, ajunge sub 1,5 și se străduiește să reducă valoarea PUE de centrul de date după transformarea În sub 2.
În prezent, densitatea de căldură a noilor servere rack și servere blade care sunt utilizate pe scară largă în centrele de date crește de la an la an. Sistemele tradiționale de aer condiționat care utilizează tehnologia de răcire cu aer nu au putut îndeplini cerințele de răcire ale unor astfel de săli de calculatoare de înaltă densitate. Proiectanții infrastructurii centrelor de date trebuie să găsească o altă modalitate de a găsi un mod de răcire eficient și rezonabil.
Există multe mijloace tehnice de reducere a consumului de energie al centrelor de date, dar problema fundamentală nu este rezolvarea problemei metodelor de construcție a centrelor de date, ci revoluționarea metodelor de răcire a computerelor și a altor echipamente. Judecând după cele mai recente progrese în cercetare în țară și în străinătate, dezvoltarea unei noi generații de computere răcite cu lichid (sau servere răcite cu lichid) și utilizarea agenților frigorifici lichizi pentru a înlocui aerul pentru a răci elementele de încălzire ale computerului reprezintă o revoluție tehnologică în viitorul computer. echipamente.
