Recherche sur l'état de développement de la technologie de refroidissement liquide des serveurs au pays et à l'étranger
La dissipation thermique efficace de la microélectronique et des équipements électriques a toujours été l'une des principales applications de la technologie moderne de transfert de chaleur
[1]. L'intégration de puces de traitement électronique est de plus en plus élevée, mais le volume devient de plus en plus petit. Le processus de fabrication du processeur est passé de 65 nanomètres à 32 nanomètres à l'époque traditionnelle, et le GPU est entré dans l'ère de 28 nanomètres, ce qui a provoqué un flux de chaleur élevé. Le problème de dissipation thermique de la densité
[2]. La puissance calorifique de la puce CPU est passée d'environ 105 W/m2 de 1 Yi il y a quelques années à environ 106 W/m2 de 1 Yi maintenant
[3]. Si la dissipation thermique est mauvaise, la température excessivement élevée générée réduira non seulement la stabilité de fonctionnement de la puce et augmentera le taux d'erreur, mais provoquera également une contrainte thermique excessive en raison de la différence de température excessive entre l'environnement interne et externe du module , ce qui affecte les performances électriques de la puce. Fréquence de travail, résistance mécanique et fiabilité. La recherche et les applications pratiques ont montré que le taux de défaillance des composants électroniques augmente de façon exponentielle avec l'augmentation de la température de fonctionnement
[4]. Chaque fois que la température d'un seul composant semi-conducteur augmente de 10 degrés Celsius, la fiabilité du système diminue de 50 %. Parce qu'une température élevée peut avoir un effet très néfaste sur les performances des composants électroniques, par exemple, une température élevée peut mettre en danger la jonction des semi-conducteurs, endommager l'interface de connexion du circuit, augmenter la résistance du conducteur et provoquer des dommages dus aux contraintes mécaniques, la recherche montre que plus de 55% Le mode de défaillance de l'équipement électronique est causé par une température excessive
[5]. Depuis la naissance du serveur, la dissipation thermique de son système s'est toujours accompagnée de son évolution et ne peut être éliminée. La plupart des serveurs courants dépendent de l'air froid pour refroidir la machine. Avec le développement des superordinateurs, l'intégration des puces et la vitesse de calcul continuent d'augmenter, la consommation d'énergie augmente également et le problème de la dissipation thermique est devenu de plus en plus important. La méthode traditionnelle de dissipation de chaleur refroidie par air est la méthode de transfert de chaleur direct, qui repose sur la méthode de transfert de chaleur par convection d'un fluide monophasé et la méthode de refroidissement par air forcé ne peut être utilisée que pour les appareils électroniques avec une densité de flux de chaleur ne dépassant pas 10W/cm2, et il apparaît que la densité de flux thermique est supérieure à 10W/cm2. Impuissant.
Ces dernières années, le développement de l'informatisation domestique est devenu de plus en plus mature et des exigences plus élevées ont été imposées à l'infrastructure du système d'information – la technologie des centres de données. Pour le centre de données, à mesure que la quantité de données à traiter augmente, l'échelle du centre de données augmente également.
Avec la croissance explosive de la demande des entreprises de traitement de données et le développement rapide de la technologie informatique et des réseaux, les grandes entreprises telles que les banques, les assurances, les valeurs mobilières et d'autres industries financières, les transports, la médecine et la santé et d'autres grandes entreprises et agences gouvernementales ont successivement établi de nombreuses données centres. Poussée par les exigences des services de données et de la technologie informatique, la construction de centres de données de mon pays's est maintenant entrée dans une période de développement rapide, et des centres de cloud computing et des centres de données ont vu le jour partout.
Étant donné que la principale méthode de refroidissement actuelle est le refroidissement par air, un énorme centre de données signifie une énorme quantité de factures d'électricité. Avec la construction de centres de données, l'énorme consommation d'énergie des centres de données a également attiré l'attention de diverses industries de la société. Par exemple, en 2013, le nombre de centres de données en Chine était d'environ 45 000 et la consommation électrique annuelle était d'environ 20 milliards de kWh ; on s'attend à ce que d'ici 2020, le nombre de centres de données en Chine dépasse 80 000 et la consommation électrique annuelle dépasse 40 milliards. Kilowattheures (source de données : ICTresearch).
Il existe d'innombrables centres de données à grande échelle dont les coûts d'exploitation en électricité s'élèvent à des millions, voire des dizaines de millions de dollars en Chine, et les centres de données sont devenus des « fosses sans fond] consommatrices d'énergie." Le taux d'efficacité énergétique des centres de données actuels n'est pas élevé.
En effet, la technologie informatique, la technologie d'alimentation et la technologie de refroidissement connexes ont toutes évolué depuis l'histoire. La conception traditionnelle des centres de données recherche les performances, tandis qu'une nouvelle génération de centres de données doit rechercher l'efficacité énergétique (PUE), c'est-à-dire l'utilisation de l'énergie des centres de données, dans les circonstances actuelles's de pénurie d'énergie et d'augmentation rapide des coûts énergétiques . Compte tenu du réchauffement climatique mondial de plus en plus élevé, de la pénurie d'énergie et de la hausse des coûts de l'énergie, le département à forte consommation d'énergie du centre de données est confronté à de sérieux défis pour réduire la consommation d'énergie, améliorer l'utilisation des ressources et réduire les coûts. L'attention de plus en plus de gestionnaires de centres de données et de fournisseurs informatiques est devenue une tendance inévitable dans le développement des centres de données à l'avenir. Les autorités nationales compétentes accordent de plus en plus d'attention à la question de la gestion de la consommation d'énergie dans les centres de données. Début 2013, le"Ministère de l'industrie et des technologies de l'information, Commission du développement et de la réforme, Ministère des terres et des ressources, Commission de réglementation de l'électricité et Administration de l'énergie : avis d'orientation sur la construction et l'aménagement des centres de données [GG ] quot; (Ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information Unicom, 2013, page 13) a avancé des exigences très spécifiques. Il est nécessaire de promouvoir la planification globale de l'emplacement du centre de données et de prendre en compte les ressources et les facteurs environnementaux, de promouvoir l'utilisation intensive des ressources et d'améliorer le niveau des économies d'énergie et de la réduction des émissions ; introduire des normes pertinentes pour répondre aux exigences de la nouvelle génération de centres de données verts, optimiser la disposition des flux d'air froid et chaud dans la salle informatique et adopter une alimentation en air précise, des mesures telles que le refroidissement rapide des sources de chaleur pour réduire les coûts d'exploitation en termes de la construction de la salle informatique, la sélection des équipements principaux, etc., pour garantir que la valeur PUE des centres de données à grande échelle nouvellement construits, c'est-à-dire le taux d'utilisation de l'énergie du centre de données, atteigne moins de 1,5, et s'efforce de réduire la valeur PUE de le centre de données après la transformation En dessous de 2.
À l'heure actuelle, la densité thermique des nouveaux serveurs racks et serveurs lames largement utilisés dans les centres de données augmente d'année en année. Les systèmes de climatisation traditionnels utilisant la technologie de refroidissement par air ont été incapables de répondre aux exigences de refroidissement de ces salles informatiques à haute densité. Les concepteurs d'infrastructure de centre de données doivent trouver un autre moyen de trouver un mode de refroidissement efficace et raisonnable.
Il existe de nombreux moyens techniques pour réduire la consommation énergétique des datacenters, mais le problème fondamental n'est pas de résoudre le problème des méthodes de construction des datacenters, mais de révolutionner les méthodes de refroidissement des ordinateurs et autres équipements. À en juger par les derniers progrès de la recherche au pays et à l'étranger, le développement d'une nouvelle génération d'ordinateurs refroidis par liquide (ou de serveurs refroidis par liquide) et l'utilisation de réfrigérants liquides pour remplacer l'air pour refroidir les éléments chauffants des ordinateurs est une révolution technologique dans le futur ordinateur équipement.
