קירור שרתים באמצעות נוזלים (Liquid Cooling)

Marina Reitman - אוגוסט 09, 2022

השימוש בטכנולוגית קירור נוזלי (Liquid Cooling) גובר והולך בעיקר בשרתים ייעודיים לבינה מלאכותית ובמחשוב-על (HPC) ועושה את דרכו לזרם המרכזי (Mainstream) של עולם חוות השרתים בתמיכה אקטיבית של יצרני המעבדים ויצרני השרתים הגלובליים.

בעוד צריכת ההספק של המעבדים עומדת לעבור את ה 1000 וואט בדרכה ל 2,000 וואט למעבד, טכנולוגיית הסיליקון של המעבדים החדשים דורשת לקרר את המעבדים באופן אחיד ל55oC  לכל היותר, לעומת 75oC היום, דרישה המשפיעה ישירות על טכנולוגית השרתים ועל מערכות מיזוג האוויר והקירור של חוות השרתים.

ניצולת אנרגיה ברמה גבוהה דורשת מערכות קירור מעולות! השימוש בטכנולוגית קירור נוזלי (Liquid Cooling) נותן מענה מיטבי מאחר וקירור נוזלי ממנף את תכונות העברת החום הגבוהות יותר של נוזלים כדי לתמוך בקירור יעיל וחסכוני של ארונות שרתים בצפיפות גבוהה.

להלן ארבע הטכנולוגיות העיקריות לקירור נוזלי (Liquid Cooling):

(Direct to Chip) 1-Phase Cold Plate

בטכנולוגיית (Direct to Chip) 1-Phase Cold Plate נוזל קירור נוזלי (מים או חומר דיאלקטרי) נלקח ישירות לרכיבים החמים יותר (CPUs או GPUs) באמצעות פלטה קרה המורכבת ישירות על הרכיב בתוך השרת.

תצורה זו מאפשרת קירור מקומי למשטח ה- CPU ע"י העברת חום מה- CPU לנוזל שזורם למחליף חום חיצוני, מתפזר לתוך הסביבה או לנוזל אחר, כלומר למערכת קירור משנית.

טכנולוגיית (Direct to Chip) 1-Phase Cold Plate מהווה פיתרון יעיל ונח לסילוק חום מקומי במערכת. פתרון זה הנו חלק נוסף המצטרף למערכת הקירור של ארון השרתים.

(Direct to Chip) 2-Phase Cold Plate

טכנולוגיה חדשנית המאפשרת תמיכה במעבדים עם צריכה מעל 1,000 וואט.

בדומה לטכנולוגיית (Direct to Chip) 1-Phase Cold Plate, גם בטכנולוגיית (Direct to Chip) 2-Phase Cold Plate נוזל קירור נוזלי נלקח ישירות לרכיבים החמים יותר (CPUs או GPUs) באמצעות פלטה קרה המורכבת ישירות על הרכיב בתוך השרת, אלא שהנוזל הוא דו פאזי, כלומר נוזל דיאלקטרי, המאפשר רתיחה בטמפרטורות נמוכות יחסית, כך  שהוא משתנה ממצב צבירה אחד למשנהו, כלומר מנוזל לגז כתוצאה מחימום בתהליך הוצאת החום. לאחר מכן, הגז שהתקבל כתוצאה מחימום עובר תהליך עיבוי וחוזר במצבו הנוזלי למערכת הקירור של ארון השרתים.

 

P1-Phase immersion Cooling

בטכנולוגיית קירור טבילה חד פאזי, P1-Phase Immersion, השרתים מותקנים אנכית באמבט נוזל קירור דיאלקטרי. נוזל הקירור מעביר חום באמצעות מגע ישיר עם רכיבי השרת. מאחר ומדובר בנוזל דיאלקטרי, אין חשש לפגיעה ברכיבי השרת השונים.

נוזל קירור מחומם יוצא מהמערכת ומועבר דרך ה- CDU המחובר ללולאת מים חמים. לולאה זו משלבת מגדל קירור או dry cooler בצד השני כצורה הסופית של הסרת חום. בסיום התהליך, הנוזל מקורר ומוחזר ממחליף החום למערכת.

פתרון Immersion Cooling או קירור טבילה, מגן על השרתים מפני תנאי סביבה קשים, כגון: טמפרטורה גבוהה, לחות, ויברציות ואבק.

P2-Phase immersion Cooling

בדומה לטכנולוגיית קירור בטבילה חד פאזי (P1-Phase Immersion), בטכנולוגיית קירור טבילה דו פאזית (P2-Phase Immersion) השרתים מותקנים אנכית באמבט נוזל קירור דיאלקטרי. נוזל הקירור מעביר חום באמצעות מגע ישיר עם רכיבי השרת. מאחר ומדובר בנוזל דיאלקטרי, אין חשש לפגיעה ברכיבי השרת השונים.

החום מסולק מהמערכת על ידי זרימת הנוזל במגע ישיר עם רכיבים חמים. נוזל הקירור הינו בעל טמפרטורת רתיחה נמוכה, המאפשרת לנוזל להגיע לנקודת רתיחה בזמן המגע עם פני השטח של רכיבים/ שבבים אשר מפתחים חום גבוה. רתיחת הנוזל גורמת לתהליך אידוי של החום מהמערכת. הגז שנוצר כתוצאה מתהליך האידוי מקורר בשיטת החלפת חום ע"י עיבוי (מים או גז) ומוחזר למערכת.


השימוש בקירור נוזלי מציע יתרונות רבים:

למידע נוסף, מוזמנים ליצור איתנו קשר במייל  info@schneider.co.il או טלפונית 09-8924444 ונשמח לעמוד לרשותכם במציאת הפתרון המתאים עבורכם.