Recherche zum Entwicklungsstand der Server-Flüssigkeitskühltechnik im In- und Ausland

Effiziente Wärmeableitung von Mikroelektronik und Elektrogeräten ist seit jeher eine der Hauptanwendungen moderner Wärmeübertragungstechnik

[1]. Die Integration von elektronischen Verarbeitungschips wird immer höher, aber das Volumen wird immer kleiner. Der CPU-Herstellungsprozess hat sich von 65 Nanometern auf 32 Nanometer als Mainstream-Ära bewegt, und die GPU ist in die 28-Nanometer-Ära eingetreten, die einen hohen Wärmefluss verursachte. Das Wärmeableitungsproblem der Dichte

[2]. Die Wärmeleistung des CPU-Chips ist von ca. 105 W/m2 von 1 Yi vor einigen Jahren auf ca. 106 W/m 2 von 1 Yi heute gestiegen

[3]. Bei schlechter Wärmeableitung verringert die erzeugte übermäßig hohe Temperatur nicht nur die Arbeitsstabilität des Chips und erhöht die Fehlerrate, sondern verursacht auch eine übermäßige thermische Belastung aufgrund des übermäßigen Temperaturunterschieds zwischen der internen und der externen Umgebung des Moduls , was die elektrische Leistung des Chips beeinflusst. Arbeitsfrequenz, mechanische Festigkeit und Zuverlässigkeit. Forschung und praktische Anwendungen haben gezeigt, dass die Ausfallrate elektronischer Komponenten mit steigender Betriebstemperatur exponentiell ansteigt

[4]. Jedes Mal, wenn die Temperatur eines einzelnen Halbleiterbauelements um 10 Grad Celsius ansteigt, sinkt die Zuverlässigkeit des Systems um 50 %. Da sich hohe Temperaturen sehr nachteilig auf die Leistung elektronischer Komponenten auswirken können, können hohe Temperaturen beispielsweise die Sperrschicht von Halbleitern gefährden, die Anschlussschnittstelle der Schaltung beschädigen, den Widerstand des Leiters erhöhen und Schäden durch mechanische Belastungen verursachen, zeigen Untersuchungen dass mehr als 55% Der Fehlermodus elektronischer Geräte wird durch zu hohe Temperatur verursacht

[5]. Seit der Geburt des Servers ist seine Systemwärmeableitung immer von seiner Entwicklung begleitet und kann nicht eliminiert werden. Die meisten gängigen Server verwenden kalte Luft, um die Maschine zu kühlen. Mit der Entwicklung von Supercomputern nehmen Chipintegration und Rechengeschwindigkeit weiter zu, auch der Energieverbrauch steigt und das Problem der Wärmeableitung wird immer wichtiger. Die traditionelle luftgekühlte Wärmeableitungsmethode ist die direkte Wärmeübertragungsmethode, die auf der konvektiven Wärmeübertragungsmethode einer einphasigen Flüssigkeit beruht, und die Zwangsluftkühlungsmethode kann nur für elektronische Geräte mit einer Wärmestromdichte von nicht mehr als verwendet werden 10W/cm2, und es scheint, dass die Wärmestromdichte größer als 10W/cm2 ist. Machtlos.

In den letzten Jahren ist die Entwicklung der Informatisierung im Inland immer ausgereifter geworden, und es wurden höhere Anforderungen an die Infrastruktur des Informationssystems – die Rechenzentrumstechnologie – gestellt. Für das Rechenzentrum nimmt mit der steigenden Datenmenge, die verarbeitet werden muss, auch die Größe des Rechenzentrums zu.

Mit dem explosionsartigen Wachstum der Nachfrage nach Datenverarbeitungsgeschäften und der schnellen Entwicklung der Computer- und Netzwerktechnologie haben große Unternehmen wie Banken, Versicherungen, Wertpapiere und andere Finanzbranchen, Transport, Medizin und Gesundheit sowie andere große Unternehmen und Regierungsbehörden nacheinander viele Daten erhoben Zentren. Getrieben von den Anforderungen an Datendienste und IT-Technologie hat der Bau von Rechenzentren in meinem Land nun eine Phase rasanter Entwicklung eingetreten, und überall sind Cloud-Rechenzentren und Rechenzentren aus dem Boden geschossen.

Da die derzeitige Hauptkühlmethode die Luftkühlung ist, bedeutet ein riesiges Rechenzentrum eine riesige Menge an Stromrechnungen. Mit dem Bau von Rechenzentren hat der enorme Energieverbrauch von Rechenzentren auch die Aufmerksamkeit verschiedener Branchen in der Gesellschaft auf sich gezogen. Im Jahr 2013 betrug die Zahl der Rechenzentren in China beispielsweise etwa 45.000 und der jährliche Stromverbrauch etwa 20 Milliarden kwh; Es wird erwartet, dass bis 2020 die Zahl der Rechenzentren in China 80.000 übersteigen und der jährliche Stromverbrauch 40 Milliarden überschreiten wird. Kilowattstunden (Datenquelle: ICTresearch).

In China gibt es unzählige große Rechenzentren mit Betriebsstromkosten von Millionen oder sogar mehreren zehn Millionen Dollar, und Rechenzentren sind zu stromverbrauchenden"Bodenlosen Gruben geworden.&Zitat; Die Energieeffizienzquote aktueller Rechenzentren ist nicht hoch.

Dies liegt daran, dass die zugehörige Computertechnologie, Stromversorgungstechnologie und Kühltechnologie sich alle aus der Geschichte entwickelt haben. Herkömmliches Rechenzentrumsdesign strebt nach Leistung, während eine neue Generation von Rechenzentren unter den Umständen der heutigen Energieknappheit und des schnellen Anstiegs der Energiekosten nach Energieeffizienz (PUE) streben muss, d. h . Angesichts des sich zunehmend erwärmenden globalen Klimas, immer knapper werdender Energie und steigender Energiekosten steht die Abteilung für hohen Energieverbrauch des Rechenzentrums vor großen Herausforderungen bei der Reduzierung des Energieverbrauchs, der Verbesserung der Ressourcennutzung und der Kosteneinsparung. Die Aufmerksamkeit von immer mehr Rechenzentrumsmanagern und IT-Anbietern ist zu einem unvermeidlichen Trend bei der Entwicklung von Rechenzentren in der Zukunft geworden. Die zuständigen nationalen Behörden widmen dem Thema Energieverbrauchsmanagement in Rechenzentren immer mehr Aufmerksamkeit. Anfang 2013 hat die"Ministerium für Wirtschaft und Informationstechnologie, Entwicklungs- und Reformkommission, Ministerium für Land und Ressourcen, Elektrizitätsregulierungskommission und Energieverwaltung: Leitlinien für den Bau und die Auslegung von Rechenzentren [GG ] Zitat; (Ministerium für Industrie und Informationstechnologie Unicom, 2013, Seite 13) stellen ganz konkrete Anforderungen der Energieeinsparung und Emissionsreduzierung; Einführung einschlägiger Normen, um den Anforderungen der neuen Generation grüner Rechenzentren gerecht zu werden, die Anordnung von Kalt- und Warmluftströmen im Computerraum zu optimieren und eine präzise Luftzufuhr zu verabschieden, Maßnahmen wie die schnelle Kühlung von Wärmequellen zur Reduzierung der Betriebskosten in Bezug auf Computerraumbau, Auswahl der Hauptgeräte usw., um sicherzustellen, dass der PUE-Wert neu gebauter großer Rechenzentren, d das Rechenzentrum nach der Transformation nach unten 2.

Derzeit nimmt die Wärmedichte neuer Rack- und Blade-Server, die in Rechenzentren weit verbreitet sind, von Jahr zu Jahr zu. Herkömmliche Klimaanlagen mit Luftkühlungstechnologie waren nicht in der Lage, die Kühlanforderungen solcher Computerräume mit hoher Dichte zu erfüllen. Die Entwickler von Rechenzentrumsinfrastrukturen müssen einen anderen Weg finden, um einen effizienten und vernünftigen Kühlmodus zu finden.

Es gibt viele technische Mittel, um den Energieverbrauch von Rechenzentren zu reduzieren, aber das grundlegende Problem besteht nicht darin, das Problem der Rechenzentrumsbauweise zu lösen, sondern die Kühlmethoden von Computern und anderen Geräten zu revolutionieren. Die Entwicklung einer neuen Generation von flüssigkeitsgekühlten Computern (oder flüssigkeitsgekühlten Servern) und der Einsatz flüssiger Kältemittel als Luftersatz zur Kühlung von Computerheizelementen ist nach den neuesten Forschungsfortschritten im In- und Ausland eine technologische Revolution für zukünftige Computer Ausrüstung.