D'ici peu, vous ne pourrez pas refroidir les unités centrales de traitement classe du serveur, GPUs, et d'autres accélérateurs, tels que FPGA, utilisant seul le flux d'air. C'est selon des ingénieurs de Microsoft, une société qui juste a dit l'année dernière que de refroidissement par liquide était nulle part près de pratique pour des centres de traitement des données.
« Ce qui nous essayons de faire ici est préparent notre industrie pour l'avènement des puces réfrigérées par un liquide, » Husam Alissa, un ingénieur principal avec l'équipe de développement avancé de Data Center de Microsoft, a dit dans une présentation pendant le sommet global d'OCP en mai, s'est tenu pratiquement. « Elles exigeront de refroidissement par liquide. Ainsi, notre effort ici est d'aligner avec OCP, et fait l'adaptation à plus sans couture de refroidissement par liquide. »
OCP, ou projet ouvert de calcul, est l'effort Facebook, Goldman Sachs, et quelques autres ont lancé en 2011 pour lutter le contrôle de la manière leur matériel de centre de traitement des données et l'infrastructure sont conçues – et évalué – à partir des sociétés qui alors étaient marché « titulaires » (les goûts de Dell, de HP, ou de Cisco) et s'étaient habituées appeler les tirs.
Microsoft était juste un d'une pléthore de participants de sommet d'OCP — les contribuants à l'OCP ont avancé le sous-projet de refroidissement des solutions (ACS) — qui est parvenu à évoluer leurs projets réfrigérés par un liquide de quelque chose ressemblant au projet Mercury de retour avant qu'il ait été sûr de lancer des astronautes à plutôt Apollo après trois ou quatre touchdowns réussis. Depuis 2016, Microsoft avait travaillé sur le projet Olympe, un effort de raffiner le châssis et les facteurs de forme des serveurs construits pour un nuage de hyperscale comme l'azur.
Maintenant, les chefs d'OCP comme Microsoft et Facebook, et d'autres membres de sous-groupe d'ACS, se concentrent sur de nouvelles manières de maintenir la stabilité thermique des processeurs, des accélérateurs, et des composants de stockage.
L'avenir, sur le robinet
« De refroidissement par liquide hybride » rétroadapte les systèmes en général à refroidissement par air avec les annexes qui livrent des liquides (H2O y compris mais récemment aussi nouvelles classes des fluides manufacturés, à l'origine conçus pour le retardement du feu) directement par les tuyaux flexibles et sur des clôtures scellées autour des puces de silicone. Si quel Alissa décrit bientôt vient pour passer, une nouvelle classe de la tuyauterie chaude et froide flexible, utilisant des connexions « de compagnon aveugle » (l'un-rupture genderless), sera creusée des rigoles à côté de l'Ethernet et des câbles électriques.
Du côté entrant du circuit soyez un fluide diélectrique – pas l'eau, et non d'huile minérale. Il sera sifflé aux composants critiques environnants d'une clôture — peut-être une boîte moyenne pour la carte mère, peut-être juste une petite boîte à bijoux pour différentes puces. Là, le fluide viendra à ébullition. Alors le côté sortant du circuit sifflera la vapeur à une clôture qui capture la chaleur, re-condense la vapeur de nouveau dans le fluide, et reprend le processus entier.
Les supports de serveur circulent déjà l'air. Il n'est pas pratique, il s'avère, imaginer les convertir en appareils qui circulent l'eau à la place. À moins que vous alliez l'itinéraire de plein-immersion, le flux d'air et l'écoulement du fluide doivent coexister. Les ingénieurs contribuant à OCP recherchent des efficacités, les manières dont les deux écoulements bénéficient plutôt qu'obstruent un un autre : « de refroidissement par liquide pneumatique » (AALC).
Ils sont contre une horloge qu'ils peuvent entendre le coutil mais ne peuvent pas voir. L'Alissa de Microsoft d'avertissement a fait ne semble plus contestable : Bientôt, il y aura des puces qui ne peuvent pas être à refroidissement par air. Il n'y avait pas eu une pandémie, leur heure d'arrivée aurait été plus facile l'estimer.
Comme Phillip Tuma, un spécialiste en développement d'applications avec la Division de solutions de matériaux de l'électronique de 3M, a dit des participants d'OCP, l'abondance naissante de méthodes de refroidissement par liquide peut être assorti utilisant quatre caractéristiques (pour un total théorique de 31 variétés) :
- Mode de transfert de chaleur. Un système monophasé se fonde sur des facteurs naturels, tels que le fait que des hausses de la chaleur, pour enlever la chaleur d'un secteur, tandis qu'un système biphasé intègre typiquement un mécanisme qui divise l'écoulement liquide en prise et sortie.
- Mode de convection. Dans un système biphasé, ceci détermine si l'impulsion pour l'écoulement de fluide est un mécanisme actif, tel qu'une pompe, ou passif, tel qu'un plat froid.
- Méthode de retenue. Dans un système de plein-immersion (trouvez notre dernière plongée en eau profonde – ha ! – sur l'immersion ici), tous les serveurs ou châssis de serveur dans un groupe sont enfermés dans un à réservoir unique. Alternativement, un serveur simple peut être enfermé dans un bloc supérieur scellé. Ou, dans un plan d'AALC, moitié-SHELL scellé peut emballer une puce simple, équipée d'un radiateur passif ou enduite d'un genre d'en céramique (la pâte non argentée) qui favorise l'ébullition, tout comme une surface de rue un jour chaud d'été.
- Chimie liquide. Un fluide d'hydrocarbure est comme un d'huile minérale mais est fortement raffiné et épure. En revanche, un fluide de fluorocarbone est fabriqué, comme un ignifuge, et ne se comporte pas comme une huile. Les deux classes ont des points plus à bas point d'ébullition que l'eau, et chacun des deux exigent le filtrage constant pour enlever des impuretés, comme l'eau dans un aquarium.
Le méthane est un hydrocarbure, et car chacun avec un barbecue extérieur sait, il est fortement inflammable. À la température ambiante, c'est un gaz, qui l'élimine de l'utilisation dans l'immersion. Ce qui prépare les hydrocarbures employés pour produire les huiles de refroidissement plus sûres que le méthane ou l'hexane (simplement « combustible "), ont indiqué Tuma, ont des nombres de carbone de 10 ou plus grand. « Montant là de vous par la suite pour courir dans les huiles qui sont simplement trop visqueuses pour être pompables et utiles pour l'immersion, » il a remarqué.
Études de cas
Pour que des systèmes hybrides d'AACS soient certifiés dans des environnements de centre de traitement des données, ils devront être classifiés. À cet effet, l'ingénieur Jessica Gullbrand d'Intel a offert un plan assez simple. Il commence par une configuration de refroidissement » de composant de base « hybride : principalement l'introduction des plats froids eau-infusés à un cadre à refroidissement par air, entrant en contact avec seulement les composants de haute puissance, tels que GPUs ou unités centrales de traitement. » Un modèle intermédiaire « hybride ajoute le contact à froid de plat à DIMMs. Voici où le flux d'air commence à être sensiblement réduit, Gullbrand a averti, et où la méthode de refroidissement par liquide doit compenser afin d'être efficace.
Les plats froids entrant en contact avec l'autre équipement, tel que des rangées de stockage, qualifieraient le système comme « avancé hybride. » Une fois que le flux d'air est complètement limité ou ne joue plus un rôle dans le refroidissement, le système ne peut pas être classifié en tant que « hybride. » Des supports peuvent être classifiés séparément, selon la contribution d'Intel aux propositions, selon s'ils incluent des échangeurs de chaleur dans l'avant ou arrière.
Quelle quantité de ce système de classification est pour des ingénieurs de centre de traitement des données et des professionnels de certification, et combien coûterez pour des professionnels de risque-gestion ? Les experts en sinistres, par exemple, ont-ils pu recalculer le risque employant un grand choix de nouvelles variables, telles que la probabilité de la fuite ?
Nous avons posé la question à Gullbrand d'Intel. « Nous n'avons pas spécifié dans [des conditions] la documente spécifiquement ce qui doit être enregistré en vue de la gestion des risques, » avons répondu. « Nous avons mentionné quelques choses qui doivent être considérées. Que faites-vous, par exemple, si vous avez un accident ou une fuite ? Si là est une flaque, comment vous manipuleriez cela ? Pour avoir ces processus, naturellement, avant que quelque chose se produise. »
Ainsi, là peut finir être une section de risque-gestion dans les documents finaux des conditions de l'OCP pour des composants comme les plats froids « pour s'assurer des personnes pensent les solutions, » Gullbrand a dit.
De base et intermédiaire hybrides
La configuration de refroidissement hybride la plus simple, comme envisagée des ingénieurs par de Microsoft et de Facebook centre de traitement des données, commence par l'attachement d'un échangeur de chaleur (HX) derrière le support. C'est un composant de Bolton qui inclut une série de cinq fans de 280mm produisant de jusqu'à 4 800 pieds cubes par minute (CFM) de flux d'air. Il inclurait également des moniteurs de la température et de pression atmosphérique, et les capteurs intégrés.
Car Alissa a expliqué, un réservoir et un dispositif de pompage (RPU) remplace quelques composants de flux d'air dans un support, souvent ceux installé sur le fond. Il a séparé du HX, rendant le système entier plus modulaire et plus facile à maintenir et réparer. Alternativement, si l'espace est disponible, le HX peut être installé dans le support lui-même.
« Par conséquent, la partie de liquide-à-air de cette solution devient flexible et peut être optimisée pour la représentation ou le cas d'utilisation finale, » Alissa a dit. « Et le RPU, étant le hub de la solution, peut être normalisé et optimisé, et également être conçu pour que l'interopérabilité permette aux fournisseurs multiples de solution de soutenir ce produit. »
Les ingénieurs des systèmes basés sur Calgary de CoolIT sont en grande partie responsables de la conception du RPU, qui, selon le directeur came Turner de solutions du hyperscale de la société, a été dérivé d'une étude de cas impliquant son unité de refroidissement de distribution du liquide-à-liquide CHX80 basé sur support (CDU). Là, un support a été refroidi utilisant un grand choix de contact direct à froid de fabrication de plats avec les composants chauds et infusé avec le liquide par l'addition d'une boucle liquide bloquée.
Pour la nouvelle étude de cas (représentée ci-dessus), la chaleur absorbée par les plats froids a été épuisée par le HX après dépassement par le courant d'air étant livré aux autres composants dans le système normalement. Le CHX80 a été optimisé la première fois pour le support ouvert d'OCP le plus étroit facteur de forme de 19 pouces, avec un attachement facultatif de plaque adaptrice pour de plus grandes tailles.
« Soutenir l'interopérabilité entre les vendeurs, standardisation pour les interfaces électriques et liquides est exigé, » a expliqué Turner, dire quelque chose qui en trois ans peuvent très bien aller de soi. « Ceci inclut non seulement le type du connecteur mais également des emplacements, s'assurer juste là ne se brise non avec aucun autre composant dans le système, et quand vous permutez des composants, vous ne courez pas sous peu sur la longueur de câble ou de tube. »
C'est toujours un support à refroidissement par air, ainsi la conception comment rétroadapter un support existant n'est pas un tel bout droit. Et le liquide impliqué peut être l'eau régulière, bien qu'il n'ait pas besoin de venir directement de l'approvisionnement en eau d'installation. , Fernandes a dit des participants, liquide fait toujours toute la différence.
« L'essai étendu de cette installation niveau du support impliquant des traîneaux de GPU a montré [que] pour un taux donné de flux d'air, cette solution de refroidissement par liquide en circuit fermé fournit beaucoup de promesse sous forme de 50 pour cent de puissance plus élevée de soutien de consommation, par rapport à la solution à refroidissement par air originale, » l'ingénieur thermique John Fernandes de Facebook a dit. « Cependant, promouvez l'amélioration dans les composants de refroidissement pourrait pousser ces projections encore autres. »
Avancé hybride
La démonstration qui a pu avoir soufflé les portes outre de la conférence entière d'OCP (avec tous échangeurs de chaleur intégrés) a été fournie par une vidéo d'une société appelée ZutaCore.
La conception, élaborée en partenariat avec le fabricant Rittal de support, implique d'équiper l'arrière-porte HX d'un système liquide biphasé d'infusion qui pompe le fluide diélectrique par un tube d'admission de 4mm dans une chambre directement au-dessus de la puce, dont le radiateur a été enlevé. Là, le fluide bout visiblement, et les bulles de vapeur emportent la chaleur par un tube de débouché de 6mm à une tubulure de réfrigérant-distribution. De là, de la vapeur est passée à une unité de rejet de la chaleur (HRU).
« Le HRU contient les fans qui soufflent l'air de froid-bas-côté à travers un condensateur, forçant la vapeur pour abandonner sa chaleur et pour condenser de nouveau dans un liquide, » a expliqué le directeur de ZutaCore de la gestion du produit Timothy Shedd. « Une pompe dessine alors que le liquide et la pousse de nouveau aux vaporisateurs, où le cycle commence encore. »
Au centre de ZutaCore la conception est une pièce (décrite ci-dessus) qui remplace le radiateur d'une puce. Elle a appelé « un vaporisateur augmenté de nucléation, » ou ÈNE. Le liquide frais est pompé dans une chambre, où la chaleur de la puce l'apporte à ébullition. Cette vapeur est tirée par les vaporisateurs dans un condensateur refroidi à l'air. Puisque la chambre est si petite, et l'écoulement est si constant, les réclamations de Rittal, un écoulement liquide juste de 140mm par minute est capable de refroidir 400W.
C'est des mesures de ce type qui sont les ingénieurs irrésistibles et les scientifiques à préconiser en faveur d'abandonner le métrique avec lequel l'industrie évalue actuellement la puissance de serveur et de centre de traitement des données, dans le cadre de ce qui est exigé pour les refroidir.
« Cet environnement est complètement différent d'un environnement à refroidissement par air, » a énoncé Jimil Shah, un ingénieur de développement d'applications avec 3M, dont la myriade de produits inclut les liquides de refroidissement. « Avec à refroidissement par air, vous parlerez de la densité de support par mètre carré. Mais ici, nous parlons du kilowatt-par-litre. »
Si cette projection survient pendant que de refroidissement par liquide devient inévitable (au moins par Microsoft et le compte de Facebook), alors voici notre nouveaux ligne de base, courtoisie Rittal et ZutaCore : 0,35 kW/liter. C'est si la nucléation — un nouveau mot pour le centre de traitement des données vernaculaire — a pu refroidir tout.