Неща, които трябва да знаете за охлаждането директно към чип в центъра за данни

Драматичното увеличение на търсенето на изчислителна мощност изложи на риск традиционните методи за охлаждане. Почти половината от електроенергията, консумирана от центровете за данни, се използва за охлаждане и с нарастващите разходи за електроенергия необходимостта от зелени съоръжения води до иновативни решения за охлаждане. В момента директното течно охлаждане на чиповете е една от водещите технологии.

Охлаждането директно към чип е метод за охлаждане, предназначен да управлява и разсейва топлината директно от централния процесор (CPU) или други електронни чипове в електронни устройства. За разлика от традиционните методи за охлаждане, които включват системи за въздушно или течно охлаждане, приложени към външните повърхности на електронните компоненти, охлаждането директно към чипа включва поставяне на охладителната система в директен контакт с чипа.

При този подход топлообменниците или охлаждащите елементи са интегрирани в структурата на чипа или поставени в много непосредствена близост. Този директен контакт позволява по-ефективен пренос на топлина, тъй като охладителната система може бързо да абсорбира и разсейва топлината, генерирана от чипа по време на работа.

Принципът на работа на охлаждането директно към чипа се върти около интимния контакт на охлаждаща среда с електронния чип. Това често се постига чрез използването на модерни охлаждащи материали или течности, които влизат в пряк контакт с повърхността на чипа. По този начин топлината, генерирана по време на електронни операции, се абсорбира бързо и ефективно се прехвърля далеч от чипа.

Освен това някои реализации на охлаждане директно към чипа включват интегрирането на микроканали или сложни охлаждащи структури директно върху повърхността на чипа. Тези структури подобряват ефективността на преноса на топлина и позволяват прецизен контрол на температурата, осигурявайки оптимална производителност дори при големи изчислителни натоварвания.

Докато охлаждането чрез потапяне може да охлади цял сървър, течното охлаждане директно към чипа може селективно да охлади високомощни компоненти като CPU и GPU. С до 80 kW консумирана мощност на стелаж, центровете за данни могат да постигнат намаляване на мощността на охлаждане до 45 процента. Това означава, че чрез елиминиране на по-голямата част от механичното въздушно охлаждане може да се постигне PUE по-малко от 1,2.

Директното течно охлаждане има и ползи за околната среда. Той допълнително засилва усилията за устойчивост чрез повторно използване на отпадната топлина в отоплителни системи на сгради и други приложения. В сравнение с шумовото замърсяване, обикновено свързано с центрове за данни с въздушно охлаждане, директното течно охлаждане значително намалява шума и осигурява по-благоприятна работна среда за операторите.

Въпреки че охлаждането директно към чипа представлява революционни предимства, то не е лишено от своите предизвикателства:

• цена: Внедряването на системи за охлаждане директно към чипа може да бъде значително по-скъпо от традиционните методи за охлаждане. Нуждата от специализирани компоненти, включително усъвършенствани материали за термичен интерфейс и системи за течно охлаждане, допринася за по-високи първоначални разходи.

• Ограничено охлаждане на цели системи: Системите за охлаждане директно към чипа се фокусират върху охлаждането на специфични компоненти, генериращи топлина, като процесори. Въпреки това, този целенасочен подход може да остави други компоненти, като твърди дискове, без охлаждане. Това ограничение налага допълнителни методи за охлаждане за цялостно управление на топлината.

• Риск от изтичане: Системите за охлаждане директно към чипа включват циркулация на течности в непосредствена близост до електронни компоненти. Въпреки че тези течности обикновено са непроводими, все още съществува риск от изтичане, което може да доведе до системни повреди и потенциални повреди на електронните компоненти.

• Мащаб и интеграция: Охлаждането директно към чипа може да е по-подходящо за по-малки инсталации и интегрирането му в големи центрове за данни със стотици или хиляди сървъри може да представлява логистични предизвикателства. Увеличаването на технологията при запазване на рентабилността и ефикасността остава съображение.

В обобщение, охлаждането директно към чипа е голяма работа за предпазване на електронните устройства от прекалено горещо. Тя може да отиде направо там, откъдето идва топлината, и да накара електронните джаджи да работят по-добре, да издържат по-дълго и да използват по-малко енергия. Тъй като технологията се подобрява, все повече и повече устройства може да използват охлаждане директно към чипа, което ги кара да работят още по-добре и спестяват енергия за по-ефективно цифрово бъдеще.