So sánh 5 công nghệ quản lý nhiệt máy chủ, DLC một pha hiệu quả hơn

Mới đây, tại buổi thuyết trình kỹ thuật do DCD tổ chức, chuyên gia kỹ thuật của Dell, Tiến sĩ Tim Shedd đã tiết lộ trong một báo cáo đặc biệt có tiêu đề “So sánh hiệu suất của 5 công nghệ quản lý nhiệt máy chủ trong trung tâm dữ liệu” rằng các công nghệ làm mát trung tâm dữ liệu hàng đầu bao gồm làm mát không khí, nhúng một pha , ngâm hai pha, làm mát bằng chất lỏng trực tiếp hai pha So sánh nghiên cứu và thử nghiệm làm mát bằng chất lỏng trực tiếp một pha (DLC, tấm lạnh).

Đến năm 2025, công suất của chip CPU hoặc GPU nhìn chung sẽ đạt tới 500 W, trí tuệ nhân tạo và máy học đã đẩy công suất GPU lên tới 700 W, với con số dự kiến ​​là 1000 W trong thời gian tới. Quan trọng hơn, trong khi tăng công suất, cần phải giảm nhiệt độ đóng gói chip và chênh lệch nhiệt độ nhỏ hơn để đảm bảo chip hoạt động bình thường. Công nghệ bán dẫn càng tiên tiến thì kích thước bóng bán dẫn càng nhỏ và dòng điện rò càng lớn, tăng theo cấp số nhân theo nhiệt độ. Do đó, thách thức của hệ thống quản lý nhiệt ngày càng tăng.

Một vài năm trước, khi TDP của bộ xử lý ở mức khoảng 250W, năm công nghệ quản lý nhiệt này có thể cung cấp khả năng làm mát rất hiệu quả cho các tủ trung tâm dữ liệu điển hình, chẳng hạn như triển khai 32 máy chủ gắn trên giá kép 250W trong tủ trung tâm dữ liệu. Đối với máy chủ gắn trên giá 2U, báo cáo đã quan sát thấy chênh lệch nhiệt độ khoảng 26 độ giữa bao bì chip và không khí chảy qua máy chủ. Vì vậy, việc duy trì nhiệt độ chip ở khoảng 51 độ chỉ với không khí lạnh 25 độ là khá hợp lý. Tại thời điểm này, hiệu quả làm mát không khí cho một máy chủ tương đương với làm mát ngâm một pha.

Hiện tại, công suất của một bộ xử lý đơn đã tăng lên từ 350W đến 400W, đồng thời chênh lệch nhiệt độ cần thiết để loại bỏ nhiệt từ chip đến nước làm mát của cơ sở cũng không ngừng tăng lên. Tương tự, một tủ có 32 máy chủ gắn trên giá 350W kép được triển khai để làm mát. Chênh lệch nhiệt độ giữa không khí và bao bì chip trong quá trình làm mát bằng không khí (1U) vượt quá 50 độ, nghĩa là khi máy chủ được làm mát bằng không khí lạnh 25 độ, nhiệt độ của bộ xử lý sẽ đạt tới 75 độ, tiến gần đến giới hạn nhiệt độ hoạt động của bộ xử lý. Có thể thấy, công suất bộ xử lý hiện tại đã tăng lên 350W{9}}W và việc làm mát không khí đã rất gần với giới hạn thực tế, điều đó có nghĩa là thường cần phải có không khí mát hơn, từ đó làm tăng mức tiêu thụ năng lượng làm mát.

Trong hai đến ba năm tới, TDP của bộ xử lý nhìn chung sẽ tăng lên 500W và việc làm mát không khí phải đối mặt với những thách thức đáng kể, đòi hỏi các phương pháp thiết kế tản nhiệt cải tiến hoặc dựa vào kích thước lớn hơn để cho phép nhiều không khí đi vào và làm mát bộ xử lý hơn. Tại thời điểm này, chênh lệch nhiệt độ giữa làm mát không khí (1U), làm mát ngâm một pha và đóng gói chip vượt quá 60 độ C; Việc làm mát ngâm hai pha vẫn hiệu quả và chênh lệch nhiệt độ sẽ tăng lên khoảng 34 độ; Chênh lệch nhiệt độ giữa DLC hai pha và DLC một pha (1 lpm) không đáng kể, khoảng 25 độ; Phạm vi chênh lệch nhiệt độ của DLC một pha (2 lpm) nhỏ hơn, khoảng 17 độ.

So với bốn phương pháp làm mát trung tâm dữ liệu còn lại, làm mát bằng chất lỏng trực tiếp một pha (DLC) có hiệu suất nhiệt cao nhất và có thể mang lại một phương pháp tiềm năng để đạt được tính bền vững tốt hơn và nâng cao hiệu quả.