Expert technique Dell : Comparaison de cinq technologies de gestion thermique de serveur, le DLC monophasé est plus efficace

Récemment, lors d'une conférence technique organisée par DCD, le Dr Tim Shedd, un expert en technologie Dell, a révélé la comparaison des performances de cinq technologies de gestion thermique de serveur dans une présentation intitulée « Comparaison des performances de cinq technologies de gestion thermique de serveur ». Les principales technologies de refroidissement des centres de données étudiées dans le cadre de la recherche comprennent le refroidissement par air, l'immersion monophasée, l'immersion biphasée, le refroidissement liquide direct biphasé et le refroidissement liquide direct monophasé (DLC, plaque froide).

Les recherches de Dell indiquent que, comparé aux quatre autres méthodes de refroidissement des centres de données, le refroidissement liquide direct (DLC) monophasé présente l'efficacité thermique la plus élevée, offrant ainsi une voie potentielle vers une meilleure durabilité et une efficacité accrue.

Le rapport note que d'ici 2025, la puissance des puces CPU ou GPU devrait atteindre jusqu'à 500 W, l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique poussant la puissance du GPU à 700 W et une augmentation future prévue à 1 000 W.

Plus important encore, à mesure que la puissance augmente, il existe une demande pour des températures d'emballage des puces plus basses et des écarts de température plus faibles pour garantir un fonctionnement normal des puces. Par conséquent, les défis posés aux systèmes de gestion thermique s’intensifient.

Le rapport utilise des données typiques de configuration de serveur de centre de données pour construire un modèle thermique simplifié, illustrant l'applicabilité de ces cinq technologies de gestion thermique lorsque la puissance du processeur passe de 250 W à 500 W.

Processeur 250 W

Au cours des dernières années, lorsque le TDP du processeur était d'environ 250 W, les cinq technologies de gestion thermique pouvaient refroidir efficacement les racks de centres de données typiques, tels que ceux déployant 32 serveurs montés en rack à double socket de 250 W. Pour un serveur monté en rack 2U, la différence de température entre l'emballage de la puce et l'air traversant le serveur était d'environ 26 degrés. Par conséquent, avec seulement 25 degrés d’air frais, la température des copeaux pourrait être maintenue à environ 51 degrés, ce qui est tout à fait raisonnable.

À ce stade, l’efficacité du refroidissement par air sur serveur unique est comparable à celle du refroidissement par immersion monophasé.

Dans le refroidissement par immersion en deux phases, la différence de température entre l'emballage de la puce et le liquide de refroidissement est d'environ 20 degrés, tandis que la technologie DLC présente une différence encore plus faible. À des débits typiques de 1 lpm (1 litre par minute) ou 2 lpm (2 litres par minute), la différence de température entre la base de la plaque froide DLC et l'emballage des chips reste dans une plage de 10 degrés.

Processeur 350 W

Actuellement, avec une puissance de processeur individuelle augmentée de 350 W à 400 W, la différence de température nécessaire pour dissiper la chaleur des puces vers l'eau de refroidissement des installations continue d'augmenter.

Pour un déploiement de refroidissement en armoire avec 32 serveurs montés en rack à double socket de 350 W, la différence de température entre le refroidissement par air (1U) et le conditionnement des puces dépasse 50 degrés. Cela signifie que refroidir le serveur avec de l'air frais à 25 degrés entraînerait une température du processeur d'environ 75 degrés, proche de la limite de température de fonctionnement du processeur.

À ce stade, l'efficacité du refroidissement par immersion monophasé est comparable à celle du refroidissement par air (1U), tandis que le refroidissement par air (2U) peut maintenir un différentiel de température entre l'air et la puce autour de 38 degrés.

De plus, la différence de température entre le liquide de refroidissement par immersion biphasé et le conditionnement des puces est d'environ 25 degrés, tandis que le DLC monophasé et le DLC biphasé restent très efficaces. La différence de température entre le DLC biphasé et la puce est d'environ 15 degrés, et à un débit de 1 lpm, la différence de température pour le DLC monophasé est d'environ 11 degrés.

Il est évident qu'avec l'augmentation de la puissance du processeur à 350 W-400W, le refroidissement par air approche des limites pratiques, nécessitant de l'air plus froid et exacerbant la consommation d'énergie de refroidissement.

500W

Au cours des deux à trois prochaines années, le TDP du processeur devrait généralement augmenter jusqu'à 500 W, ce qui posera des défis importants en matière de refroidissement par air. Des méthodes de conception de radiateurs innovantes ou le recours à des tailles plus grandes pour permettre à plus d'air d'entrer et de refroidir le processeur seront nécessaires.

À ce stade, le refroidissement par air (1U), le refroidissement par immersion monophasé et la différence de température entre l'emballage des puces dépassent 60 degrés. Le refroidissement par immersion diphasique reste efficace, mais le différentiel s'élèvera jusqu'à environ 34 degrés. Les écarts de température entre le DLC biphasé et le DLC monophasé (1 l/min) sont similaires, autour de 25 degrés, tandis que le DLC monophasé (2 l/min) a un différentiel plus petit, autour de 17 degrés.

Il convient de noter que le refroidissement par eau à haute température, comprise entre 48 et 50 degrés, peut présenter de réelles opportunités de réutilisation de l'énergie thermique à ce stade.

Résumé

Refroidissement par air :

L'augmentation du TDP du processeur pose des défis croissants pour le refroidissement par air.

Les progrès en matière de radiateurs et de ventilateurs pourraient dépasser les limites.

Rencontre généralement des limitations sur l'impact de la chaleur du processeur sur d'autres composants.

Refroidissement DLC :

Le refroidissement monophasé dépasse largement les 500 W TDP.

Le DLC biphasé peut refroidir un TDP élevé, bien qu'il existe des problèmes de résistance à l'écoulement de la vapeur qui doivent être résolus.

Les progrès dans la conception des systèmes ou dans la technologie des fluides peuvent améliorer le DLC biphasé.

Refroidissement par immersion :

Des défis croissants avec un TDP élevé.

Les progrès dans le domaine des radiateurs et de la technologie des fluides pourraient dépasser les limites.

Le biphasé est limité par le point d’ébullition du fluide et les performances du condenseur.

 

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R : Oui, les OEM/ODM sont disponibles.

3. Q : Avez-vous une limite MOQ ?
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4. Q : Quel est le délai de livraison de la production ?
R : Pour les échantillons de prototypes, le délai de livraison est de 1-2 semaines, pour la production de masse, le délai de livraison est de 4-6 semaines.

5. Q : Puis-je visiter votre usine ?
R : Oui, bienvenue à Sinda Thermal.