Forskning på utviklingsstatus for væskekjølingsteknologi for servere i inn- og utland

Effektiv varmespredning av mikroelektronikk og elektrisk utstyr har alltid vært en av hovedapplikasjonene til moderne varmeoverføringsteknologi

[1]. Integreringen av elektroniske prosessbrikker blir høyere og høyere, men volumet blir mindre og mindre. CPU-produksjonsprosessen har flyttet seg fra 65 nanometer til 32 nanometer som mainstream-æraen, og GPU-en har gått inn i 28-nanometer-æraen, noe som forårsaket høy varmestrøm. Varmespredningsproblemet med tetthet

[2]. Varmeeffekten til CPU-brikken har steget fra ca. 105 W/m2 av 1 Yi for noen år siden til ca. 106 W/m 2 av 1 Yi nå

[3]. Hvis varmeavledningen er dårlig, vil den overdreven høye temperaturen som genereres ikke bare redusere arbeidsstabiliteten til brikken og øke feilraten, men også forårsake overdreven termisk stress på grunn av den for store temperaturforskjellen mellom det indre og det ytre miljøet til modulen. , som påvirker den elektriske ytelsen til brikken. Arbeidsfrekvens, mekanisk styrke og pålitelighet. Forskning og praktiske anvendelser har vist at feilraten til elektroniske komponenter øker eksponentielt med økningen i driftstemperatur

[4]. Hver gang temperaturen til en enkelt halvlederkomponent øker med 10 grader Celsius, vil påliteligheten til systemet reduseres med 50 %. Fordi høy temperatur kan ha en svært skadelig effekt på ytelsen til elektroniske komponenter, for eksempel, kan høy temperatur sette krysset mellom halvledere i fare, skade koblingsgrensesnittet til kretsen, øke motstanden til lederen og danne mekanisk spenningsskade, viser forskning. at mer enn 55 % Feilmodusen til elektronisk utstyr er forårsaket av for høy temperatur

[5]. Siden serveren ble født, har systemets varmespredning alltid vært ledsaget av utviklingen og kan ikke elimineres. De fleste vanlige servere er avhengige av kald luft for å avkjøle maskinen. Med utviklingen av superdatamaskiner fortsetter brikkeintegrasjonen og datahastigheten å øke, energiforbruket øker også, og problemet med varmespredning har blitt stadig mer fremtredende. Den tradisjonelle luftkjølte varmespredningsmetoden er den direkte varmeoverføringsmetoden, som er avhengig av den konvektive varmeoverføringsmetoden for enfasevæske, og den tvungne luftkjølingsmetoden kan bare brukes for elektroniske enheter med en varmeflukstetthet på ikke mer enn 10W/cm2, og det ser ut til at varmefluksdensiteten er større enn 10W/cm2. Maktesløs.

De siste årene har utviklingen av innenlandsk informatisering blitt mer og mer moden, og det er stilt høyere krav til informasjonssysteminfrastrukturen – datasenterteknologi. For datasenteret, ettersom mengden data som må behandles øker, øker også omfanget av datasenteret.

Med den eksplosive veksten i etterspørselen etter databehandlingsvirksomhet og den raske utviklingen av data- og nettverksteknologi, har store bedrifter som bank, forsikring, verdipapirer og annen finansnæring, transport, medisinsk og helse og andre store bedrifter og offentlige etater suksessivt etablert mange data sentre. Drevet av kravene til datatjenester og IT-teknologi, har mitt lands's datasenterkonstruksjon nå gått inn i en periode med rask utvikling, og skydatasentre og datasentre har dukket opp overalt.

Siden dagens hovedkjølemetode er luftkjøling, betyr et enormt datasenter en enorm mengde strømregninger. Med byggingen av datasentre har det enorme energiforbruket til datasentre også tiltrukket seg oppmerksomhet fra ulike bransjer i samfunnet. For eksempel, i 2013 var antallet datasentre i Kina omtrent 45 000, og det årlige strømforbruket var omtrent 20 milliarder kwh; det forventes at innen 2020 vil antallet datasentre i Kina overstige 80 000, og det årlige strømforbruket vil overstige 40 milliarder. Kilowatttimer (datakilde: ICTresearch).

Det finnes utallige datasentre i stor skala med driftskostnader på millioner eller titalls millioner dollar i Kina, og datasentre har blitt strømkrevende"bunnløse groper." Energieffektiviteten i dagens datasentre er ikke høy.

Dette er fordi relatert datateknologi, strømforsyningsteknologi og kjøleteknologi alle har utviklet seg fra historien. Tradisjonell datasenterdesign etterstreber ytelse, mens en ny generasjon datasentre må etterstrebe energieffektivitet (PUE), det vil si datasenterenergiutnyttelse, under dagens omstendigheter's energimangel og raske økning i energikostnader . I lys av det stadig varmere globale klimaet, stadig strammere energi og økende energikostnader, står avdelingen for høyt energiforbruk i datasenteret overfor store utfordringer med å redusere energiforbruket, forbedre ressursutnyttelsen og spare kostnader. Oppmerksomheten til flere og flere datasenterledere og IT-leverandører har blitt en uunngåelig trend i utviklingen av datasentre i fremtiden. Relevante nasjonale myndigheter er mer og mer oppmerksomme på spørsmålet om energiforbruksstyring i datasentre. I begynnelsen av 2013 ble"Industri- og informasjonsteknologidepartementet, utviklings- og reformkommisjonen, land- og ressursdepartementet, Elektrisitetsreguleringskommisjonen og energiadministrasjonen: Veiledende meninger om bygging og utforming av datasentre&] quot; (Industri- og informasjonsteknologi Unicom, 2013, side 13) fremmet svært spesifikke krav , Det er nødvendig å fremme den overordnede planleggingen av datasenterplassering og vurdere ressurser og miljøfaktorer, fremme intensiv bruk av ressurser, og forbedre nivået energisparing og utslippsreduksjon; innføre relevante standarder for å møte kravene til den nye generasjonen grønne datasentre, optimere oppsettet av kalde og varme luftstrømmer i datarommet, og ta i bruk presis lufttilførsel, Tiltak som rask nedkjøling av varmekilder for å redusere driftskostnadene mht. dataromkonstruksjon, valg av hovedutstyr osv., for å sikre at PUE-verdien til nybygde storskala datasentre, det vil si energiutnyttelsesgraden til datasenteret, når under 1,5, og bestreber å redusere PUE-verdien på datasenteret etter transformasjonen til under 2.

For tiden øker varmetettheten til nye rack-servere og bladservere som er mye brukt i datasentre år for år. Tradisjonelle luftkondisjoneringssystemer som bruker luftkjølingsteknologi har ikke vært i stand til å møte kjølekravene til slike datarom med høy tetthet. Designerne av datasenterinfrastruktur må finne en annen måte å finne en effektiv og rimelig kjølemodus på.

Det er mange tekniske midler for å redusere energiforbruket til datasentre, men det grunnleggende problemet er ikke å løse problemet med datasenterkonstruksjonsmetoder, men å revolusjonere kjølemetodene til datamaskiner og annet utstyr. Ut fra den siste forskningsfremgangen i inn- og utland, er utviklingen av en ny generasjon væskekjølte datamaskiner (eller væskekjølte servere) og bruken av flytende kjølemedier for å erstatte luft for å avkjøle datamaskinvarmeelementer en teknologisk revolusjon i fremtidens datamaskin utstyr.