डेल तकनीकी विशेषज्ञ: पांच सर्वर थर्मल प्रबंधन प्रौद्योगिकियों की तुलना में, एकल-चरण डीएलसी अधिक प्रभावी है

हाल ही में, डीसीडी द्वारा आयोजित एक तकनीकी व्याख्यान में, डेल प्रौद्योगिकी विशेषज्ञ डॉ. टिम शेड ने "पांच सर्वर थर्मल प्रबंधन प्रौद्योगिकियों की प्रदर्शन तुलना" नामक एक प्रस्तुति में पांच सर्वर थर्मल प्रबंधन प्रौद्योगिकियों की प्रदर्शन तुलना का खुलासा किया। शोध में अध्ययन की गई प्रमुख डेटा सेंटर कूलिंग तकनीकों में एयर कूलिंग, सिंगल-फेज विसर्जन, दो-चरण विसर्जन, दो-चरण डायरेक्ट लिक्विड कूलिंग और सिंगल-फेज डायरेक्ट लिक्विड कूलिंग (डीएलसी, कोल्ड प्लेट) शामिल हैं।

डेल के शोध से संकेत मिलता है कि, अन्य चार डेटा सेंटर शीतलन विधियों की तुलना में, एकल-चरण प्रत्यक्ष तरल शीतलन (डीएलसी) उच्चतम थर्मल दक्षता प्रदर्शित करता है, जो बेहतर स्थिरता और बढ़ी हुई दक्षता के लिए एक संभावित मार्ग प्रदान करता है।

रिपोर्ट में कहा गया है कि 2025 तक, सीपीयू या जीपीयू चिप पावर 500W तक पहुंचने की उम्मीद है, कृत्रिम बुद्धिमत्ता और मशीन लर्निंग के साथ GPU पावर 700W तक पहुंच जाएगी और भविष्य में 1000W तक बढ़ने की उम्मीद है।

अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि जैसे-जैसे बिजली बढ़ती है, सामान्य चिप संचालन सुनिश्चित करने के लिए कम चिप पैकेजिंग तापमान और छोटे तापमान अंतर की मांग होती है। इसलिए, थर्मल प्रबंधन प्रणालियों के लिए चुनौतियाँ तीव्र हो जाती हैं।

रिपोर्ट एक सरलीकृत थर्मल मॉडल के निर्माण के लिए विशिष्ट डेटा सेंटर सर्वर कॉन्फ़िगरेशन डेटा का उपयोग करती है, जो प्रोसेसर पावर 250W से 500W तक बढ़ने पर इन पांच थर्मल प्रबंधन प्रौद्योगिकियों की प्रयोज्यता को दर्शाती है।

250W प्रोसेसर

पिछले कुछ वर्षों में, जब प्रोसेसर टीडीपी 250W के आसपास था, सभी पांच थर्मल प्रबंधन प्रौद्योगिकियां विशिष्ट डेटा सेंटर रैक को कुशलतापूर्वक ठंडा कर सकती थीं, जैसे कि 32 डुअल-सॉकेट 250W रैक-माउंटेड सर्वर को तैनात करना। 2यू रैक-माउंटेड सर्वर के लिए, चिप पैकेजिंग और सर्वर से गुजरने वाली हवा के बीच तापमान का अंतर लगभग 26 डिग्री था। इसलिए, केवल 25 डिग्री ठंडी हवा के साथ, चिप तापमान लगभग 51 डिग्री पर बनाए रखा जा सकता है, जो काफी उचित है।

इस बिंदु पर, एकल-सर्वर वायु शीतलन की दक्षता एकल-चरण विसर्जन शीतलन के बराबर है।

दो-चरण विसर्जन शीतलन में, चिप पैकेजिंग और शीतलन तरल के बीच तापमान का अंतर लगभग 20 डिग्री होता है, जबकि डीएलसी तकनीक में इससे भी कम अंतर होता है। 1 एलपीएम (1 लीटर प्रति मिनट) या 2 एलपीएम (2 लीटर प्रति मिनट) की सामान्य प्रवाह दर पर, डीएलसी कोल्ड प्लेट बेस और चिप पैकेजिंग के बीच तापमान का अंतर 10 डिग्री की सीमा के भीतर रहता है।

350W प्रोसेसर

वर्तमान में, व्यक्तिगत प्रोसेसर की शक्ति 350W से 400W तक बढ़ने के साथ, ठंडा पानी की सुविधा के लिए चिप गर्मी को खत्म करने के लिए आवश्यक तापमान अंतर में वृद्धि जारी है।

32 डुअल-सॉकेट 350W रैक-माउंटेड सर्वर के साथ कैबिनेट कूलिंग परिनियोजन के लिए, एयर कूलिंग (1U) और चिप पैकेजिंग के बीच तापमान का अंतर 50 डिग्री से अधिक है। इसका मतलब यह है कि सर्वर को 25 डिग्री ठंडी हवा से ठंडा करने पर प्रोसेसर का तापमान लगभग 75 डिग्री हो जाएगा, जो प्रोसेसर की ऑपरेटिंग तापमान सीमा के करीब है।

इस बिंदु पर, एकल-चरण विसर्जन शीतलन की प्रभावशीलता वायु शीतलन (1यू) के बराबर है, जबकि वायु शीतलन (2यू) हवा और चिप के बीच 38 डिग्री के आसपास तापमान अंतर बनाए रख सकता है।

इसके अतिरिक्त, दो-चरण विसर्जन शीतलन तरल और चिप पैकेजिंग के बीच तापमान का अंतर लगभग 25 डिग्री है, जबकि एकल-चरण डीएलसी और दो-चरण डीएलसी अत्यधिक कुशल रहते हैं। दो-चरण डीएलसी और चिप के बीच तापमान का अंतर लगभग 15 डिग्री है, और 1 एलपीएम की प्रवाह दर पर, एकल-चरण डीएलसी के लिए तापमान का अंतर लगभग 11 डिग्री है।

यह स्पष्ट है कि प्रोसेसर की शक्ति 350W तक बढ़ने के साथ, एयर कूलिंग व्यावहारिक सीमा के करीब पहुंच रही है, जिसके लिए ठंडी हवा की आवश्यकता होती है और कूलिंग ऊर्जा की खपत बढ़ जाती है।

500W

अगले दो से तीन वर्षों में, प्रोसेसर टीडीपी आम तौर पर 500W तक बढ़ने की उम्मीद है, जिससे एयर कूलिंग के लिए महत्वपूर्ण चुनौतियाँ पैदा होंगी। अधिक हवा को प्रवेश करने और प्रोसेसर को ठंडा करने की अनुमति देने के लिए नवीन रेडिएटर डिजाइन विधियों या बड़े आकारों पर निर्भरता आवश्यक होगी।

इस बिंदु पर, वायु शीतलन (1U), एकल-चरण विसर्जन शीतलन, और चिप पैकेजिंग के बीच तापमान का अंतर 60 डिग्री से अधिक है। दो-चरण विसर्जन शीतलन प्रभावी रहता है, लेकिन अंतर लगभग 34 डिग्री तक बढ़ जाएगा। दो-चरण डीएलसी और एकल-चरण डीएलसी (1 एलपीएम) के बीच तापमान का अंतर समान है, लगभग 25 डिग्री, जबकि एकल-चरण डीएलसी (2 एलपीएम) में एक छोटा अंतर है, लगभग 17 डिग्री।

यह ध्यान देने योग्य है कि 48 डिग्री से 50 डिग्री की सीमा में उच्च तापमान वाले पानी का ठंडा होना इस स्तर पर ऊष्मा ऊर्जा के पुन: उपयोग के लिए कुछ वास्तविक अवसर प्रस्तुत कर सकता है।

सारांश

हवा ठंडी करना:

बढ़ते प्रोसेसर टीडीपी से एयर कूलिंग के लिए बढ़ती चुनौतियां पैदा हो रही हैं।

रेडिएटर और पंखे में प्रगति सीमा तोड़ सकती है।

आमतौर पर अन्य घटकों पर प्रोसेसर की गर्मी के प्रभाव पर सीमाएं आती हैं।

डीएलसी कूलिंग:

एकल-चरण शीतलन 500W टीडीपी से कहीं अधिक है।

दो-चरण डीएलसी उच्च टीडीपी को ठंडा कर सकता है, हालांकि भाप प्रवाह प्रतिरोध के मुद्दे हैं जिन्हें संबोधित किया जाना चाहिए।

सिस्टम डिज़ाइन या द्रव प्रौद्योगिकी में प्रगति से दो-चरण डीएलसी में सुधार हो सकता है।

विसर्जन शीतलन:

उच्च टीडीपी के साथ बढ़ती चुनौतियाँ।

रेडिएटर और द्रव प्रौद्योगिकी में प्रगति सीमाएं तोड़ सकती है।

दो-चरण द्रव क्वथनांक और कंडेनसर प्रदर्शन द्वारा सीमित है।

 

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