Bagaimana Pendingin Cairan bekerja di Pusat Data AI?

Server AI mengubah cara pusat data berpikir tentang panas.

Saat sistem GPU dan akselerator menjadi lebih kuat, semakin panas terkonsentrasi di dalam jejak rak yang sama. pendingin udara tradisional masih bisa menangani banyak beban kerja, namun kepadatan tinggi infrastruktur AI semakin membutuhkan cara untuk memindahkan panas dari elektronik.

Pendinginan cair alamat masalah ini dengan menggunakan penyebaraan pendingin untuk mengumpulkan panas dekat dengan sumber dan transportasi melalui loop pendingin didedikasikan.

Pada tingkat dasar, proses ini sederhana:

The teknik tantangan terletak dalam membuat setiap bagian dari loop yang bekerja sama diandalkan.

Untuk bagian koneksi fleksibel dari sistem, cairan pendingin selang adalah komponen kecil dengan pekerjaan yang sangat penting. ia harus membawa pendingin ketika berurusan dengan tekanan, perubahan suhu, routing ketat, getaran dan pemeliharaan berulang.

Apa Pendingin Cairan di Pusat Data AI?

Pendinginan cair adalah metode manajemen termal yang menggunakan pendingin cair untuk mengangkut panas jauh dari peralatan elektronik.

Dalam server AI, sumber panas utama sering GPU, CPU atau akselerator kinerja tinggi lainnya.

Alih-alih mentransfer sebagian besar panas ke udara sekitarnya, sistem pendingin cair tempat antarmuka pendinginan dekat dengan panas-menghasilkan komponen.

Dalam pendinginan langsung - to- chip, antarmuka ini biasanya piring dingin.

Pendingin mengalir melalui piring dingin, menyerap panas dan kemudian meninggalkan server melalui kembali sisi sirkuit pendingin.

Mengapa Pendingin Cairan Penting untuk AI Servers?

Alasan utamanya adalah kepadatan panas.

Sistem komputasi AI dapat menempatkan kemampuan pemrosesan yang substansial menjadi ruang fisik yang relatif kecil.

Sebagai daya rak meningkat, sistem pendingin harus menghapus lebih banyak panas tanpa memungkinkan suhu komponen bergerak di luar jangkauan operasi mereka yang dimaksudkan.

Cairan ini menarik karena air berbasis pendingin dapat transportasi jauh lebih panas per unit volume daripada udara.

Ini berarti sistem pendingin dapat memindahkan sejumlah besar energi termal melalui jalur cairan relatif kompak.

3.

Sistem pendingin cair to- chip sederhana dapat diwakili sebagai berikut:

Arsitektur yang tepat bervariasi dari satu pusat data ke yang lain, tetapi prinsip tetap sama: pendingin beredar melalui jalur termal dan membawa panas jauh dari perangkat keras komputasi.

Apa yang CDU lakukan?

CDU singkatan dari Unit Distribusi Pendingin.

CDU adalah antarmuka penting antara infrastruktur pendingin fasilitas dan siklus pendinginan teknologi.

Tergantung pada arsitektur sistem, CDU dapat menyediakan fungsi seperti:

• Sirkulasi pendingin
• Manajemen suhu
• Manajemen tekanan
• Flow distribusi
• Pertukaran panas
• Pemantauan sistem

Dalam beberapa instalasi, air fasilitas dan pendingin sisi it- disimpan dalam sirkuit terpisah.

Pengaturan ini memberikan lingkaran pendingin IT lingkungan yang terkendali sesuai dengan persyaratan server.

Apa itu Cold Plate Do?

Plat dingin diposisikan langsung di atau sangat dekat dengan panas-menghasilkan komponen.

Untuk pendinginan GPU, piring dingin dirancang untuk menerima energi panas dari GPU dan mentransfer ke pendingin mengalir melalui saluran internal.

Lempeng dingin mewakili titik di mana panas memasuki siklus pendingin cair.

Penampilannya tergantung pada desain internal, aliran pendingin, antarmuka panas dan kondisi operasi.

6, dimana cairan pendingin?

Selang menghubungkan bagian yang berbeda dari sirkuit pendingin.

Tergantung pada arsitektur, selang dapat digunakan antara:

• CDU dan manifold
• Manifold dan server
• Server dan lempeng dingin
• Piring dingin dan kembali manifold

Hal ini membuat selang link fleksibel antara komponen yang kaku.

Dalam rak AI yang padat, bahwa fleksibel dapat berharga karena ruang routing yang tersedia terbatas.

7 Mengapa Flexible Routing Matters

Di dalam rak server AI, komponen pendingin berbagi ruang dengan infrastruktur listrik dan mekanis.

Selang mungkin perlu rute sekitar:

• trays GPU
• Piring dingin
• Manifold
• Struktur rack
• Komponen daya
• Kabel elektrik
• Garis pendinginan lainnya

Selang untuk itu perlu cukup fleksibel untuk instalasi sementara yang tersisa dalam radius minimum yang ditentukan.

Routing yang baik tidak hanya tentang membuat pengendalian selang.

Ini adalah tentang mempertahankan jalur aliran yang dimaksudkan tanpa menciptakan stres mekanis yang tidak perlu.

Apa yang terjadi di dalam pendingin cair?

Sebuah selang pendingin cairan diperkuat dapat berisi beberapa lapisan fungsional.

Tabung dalam kontak pendingin.

Penguatan memberikan dukungan mekanik dan dapat meningkatkan kemampuan tekanan.

Lapisan luar melindungi selang dari lingkungan sekitarnya.

Konstruksi yang sebenarnya tergantung pada desain selang dan aplikasi yang dimaksudkan.

Kenapa Hose Material Matter?

Bahan selang dalam adalah kontak langsung dengan pendingin untuk periode yang diperpanjang.

Seleksi material seharusnya mempertimbangkan rumus pendingin aktual daripada hanya mengandalkan deskripsi umum seperti "pendingin berbasis air".

Bahan selang fleksibel yang umum dipertimbangkan untuk pendinginan cair termasuk:

• EPDM
• Silicone
• PTFE dan fluoropolymers lainnya
• Peralatan lain - elastomer spesifik

EPDM dapat menjadi pilihan praktis untuk banyak air berbasis aplikasi pendingin di mana fleksibel dan daya tahan mekanis sangat penting.

Silicone mungkin dianggap di mana fleksibel dan suhu kemampuan adalah persyaratan kunci.

Selang fluoropolymer dapat dipertimbangkan di mana kecocokan kimia atau kebutuhan kebersihan spesifik lebih menuntut.

Bagaimana keadaan Pendingin?

Prinsipnya sederhana: pendingin memasuki piring dingin, menyerap panas dan daun pada suhu yang lebih tinggi.

Hubungan ini dapat dijelaskan menggunakan persamaan dasar transfer senjata:

Q = 1x2 Cp × Yatim

dimana:

• Q = panas dihapus
• ṁ = Tingkat aliran massa pendingin
• Cp = Khusus kapasitas panas pendingin
• ISTT = Suhu pendingin meningkat

Inilah sebabnya mengapa tingkat aliran dan sifat pendingin sentral untuk cairan desain pendinginan.

Perhitungan sistem yang sebenarnya harus menggunakan sifat pendingin yang dipilih dan kebutuhan termal dari peralatan.

Mengapa Pendingin Pendek Penting?

Aliran yang tidak cukup dapat membatasi jumlah panas yang pendingin dapat membawa pergi untuk kenaikan suhu tertentu.

Namun, meningkatnya aliran tidak gratis.

Aliran yang lebih tinggi dapat meningkatkan resistensi hidrolik dan kebutuhan pompa.

Sistem pendingin memerlukan keseimbangan yang tepat antara:

• Pemindahan panas
• Suhu pendingin meningkat
• Laju lemah
• Tekanan drop
• Kekuatan pompa

Ini adalah salah satu alasan mengapa cairan pendinginan memilih selang perlu dianggap sebagai bagian dari sistem hidrolik lengkap.

Bagaimana cara Hose Diameter mempengaruhi Cooling Loop?

Diameter internal selang langsung mempengaruhi jalur aliran.

Untuk laju aliran tertentu, mengurangi diameter internal umumnya meningkatkan kecepatan cairan dan resistensi hidrolik.

Memilih selang adalah karena itu tidak hanya masalah pencocokan diameter luar untuk pas yang tersedia.

Diameter internal harus dipertimbangkan dari kebutuhan hidrolik sistem.

Apa itu Tekanan Drop?

Tekanan drop adalah tekanan hilang sebagai pendingin bergerak melalui komponen.

Dalam lingkaran pendingin cairan, tekanan bisa datang dari:

• Huses
• Kesalahan
• UQDs
• Manifold
• Piring dingin
• Katup dan pembatasan lainnya

Pompa perlu menyediakan tekanan yang cukup untuk mempertahankan aliran yang diperlukan melalui sirkuit lengkap.

Untuk alasan ini, selang pressure - drop data lebih berguna ketika disediakan bersama dengan laju aliran didefinisikan dan kondisi tes.

Apa UQD dalam pendingin cair?

UQD mengacu ke Putus Cepat Universal digunakan untuk menyederhanakan koneksi dan terputus dari garis pendingin cair.

UQD dapat berguna ketika server, piring dingin atau komponen pendingin lainnya perlu dilayani atau diganti.

Sebuah koneksi khas dapat diwakili sebagai:

UQD oleh karena itu baik koneksi mekanis dan bagian dari jalur aliran pendingin.

15 Apakah UQD Affect Liquid Cooling Performance?

Ya.

Geometri internal dari UQD dapat menciptakan resistensi hidrolik.

Ketika memilih UQD, insinyur mungkin perlu mempertimbangkan:

• Kapasitas Flow
• Tekanan drop
• Tekanan kerja
• Jangkauan suhu
• Kompabilitas pendingin
• Penampilan kebocoran
• Siklus koneksi
• Ruang instalasi yang tersedia

UQD seharusnya dianggap sebagai bagian dari desain hidrolik daripada sekedar sebagai penghubung yang sesuai dengan selang.

16.

Sebuah sistem pendingin cair biasanya berisi jalur pasokan dan jalur kembali.

Sisi pasokan memberikan pendingin relatif dingin ke arah sumber panas.

Sisi kembali membawa pendingin hangat jauh dari piring dingin.

Kedua belah pihak penting untuk sistem kinerja.

Selang kembali tidak boleh diperlakukan sebagai komponen sekunder hanya karena pendingin sudah membawa panas.

17, kenapa "Hose Long Matter"?

Penyimpanan lebih lama umumnya menciptakan perlawanan yang lebih fraksional.

Namun, membuat selang pendek tidak perlu dapat menciptakan stres instalasi.

Panjang selang praktis seharusnya memberikan cukup tunjangan untuk:

• Radius tikungan yang diperlukan
• Pergerakan peralatan
• Toleransi instalasi
• Akses perbaikan
• Perataan koneksi

Tujuannya bukan selang terpendek.

Tujuannya adalah menggunakan selang dengan jarak yang tepat.

Mengapa Minimum Bend Radius Penting?

Pengendalian berlebihan dapat merusak selang dan berpotensi membatasi aliran pendingin.

Hal ini juga dapat menempatkan tambahan mekanik stres dekat fitting atau UQD.

Dalam rak AI yang padat, radius tikungan minimum harus diperlakukan sebagai parameter instalasi yang nyata daripada nilai yang hanya ada pada lembar data.

Selama desain sistem, insinyur harus mempertimbangkan routing tiga dimensi sebenarnya selang.

19 Bagaimana Suhu Perubahan?

Sistem pendingin cair tidak selalu beroperasi pada satu suhu tetap.

Suhu dapat berubah dengan:

• beban kerja IT
• Aliran pendingin
• Kondisi fasilitas
• Sistem startup dan matikan
• Siklus pemeliharaan

Bahan selang, penguatan, fitting dan segel semua harus cocok untuk kisaran suhu operasi yang diharapkan.

Untuk aplikasi jangka panjang, bersepeda suhu juga dapat relevan.

Kontrol kebocoran adalah permintaan sistem

Salah satu perbedaan yang jelas antara pendingin udara dan cairan pendingin adalah adanya cairan beredar di dalam infrastruktur peralatan.

Tujuannya sederhana:

Jaga pendingin di dalam jalur aliran yang dirancang.

Potensi titik kebocoran termasuk:

• Tubuh hidung
• Koneksi crimped
• Cocok
• Antar muka UQD
• Sambungan plat dingin
• Koneksi manifold

Inilah sebabnya mengapa perakitan selang lengkap harus dipertimbangkan selama validasi.

Kenapa Hose Construction Matter?

Dua selang yang dibuat dari bahan dasar yang serupa dapat berperilaku berbeda karena konstruksi mereka berbeda.

Konstruksi dapat mempengaruhi:

• Tekanan kerja
• Fleksibilitas
• Radius bengkok
• Daya tahan mekanis
• Stabilitas dimensi
• Temperatur kinerja

Untuk sistem pendingin cair bertekanan, penguatan bisa sangat penting.

Konstruksi yang benar tergantung pada aplikasi bukan hanya pada nama elastomer tersebut.

22 Mengapa Instalasi Space Matter?

Rak server AI adalah lingkungan yang sangat dibatasi.

Selang air mungkin memenuhi tekanan dan spesifikasi suhu dan masih sulit untuk menginstal jika di luar diameter, panjang pas atau radius tikungan tidak cocok.

Insinyur harus memeriksa:

• Hosa diameter luar
• Radius bengkok minimum
• Dimensi yang tepat
• Dimensi UQD
• Orientasi koneksi
• Izin
• Akses perbaikan

Dalam rak dikemas padat, geometri instalasi dapat sama pentingnya dengan spesifikasi selang nominal.

23 Bagaimana Pemeliharaan Affect Hose Design?

Server AI tidak permanen komponen yang tidak dapat diakses.

Server, GPU dan komponen pendingin mungkin perlu dilayani atau diganti.

Selama perbaikan, selang dapat mengalami gerakan yang tidak terjadi selama operasi normal.

Hal ini membuat faktor-faktor berikut penting:

• Fleksibilitas
• Radius bengkok
• Ketergantungan koneksi
• Siklus koneksi UQD
• Panjang hidung
• Perlindungan mesin

Selang pendinginan harus dievaluasi bukan hanya untuk operasi diam-diam tapi juga untuk kondisi pemeliharaan yang diharapkan untuk pengalaman.

Pendingin Cairan Apakah Sistem, Bukan Komponen Single

Pendinginan kinerja server AI tergantung pada interaksi antara beberapa komponen.

Optimisasi satu komponen tanpa mempertimbangkan yang lain dapat menghasilkan solusi yang tidak lengkap.

Apa yang terjadi ketika Hose di bawah?

Selang yang kurang ukurannya dapat meningkatkan kecepatan pendingin dan kehilangan tekanan.

Tergantung pada sistem, ini dapat meningkatkan kebutuhan pompa atau mengurangi aliran yang tersedia ke piring dingin.

Pada skala rak, efek ini bisa menjadi lebih penting karena beberapa cabang pendingin dapat beroperasi secara bersamaan.

ID hidung seharusnya dipilih dari aliran yang diperlukan dan sistem pressure-drop anggaran.

26 Apa yang terjadi ketika Hose adalah Besar?

Lebih besar tidak secara otomatis lebih baik.

Sebuah selang yang tidak perlu besar dapat meningkat:

• Ruang instalasi
• Berat hidung
• Radius bengkok
• Konsumsi material
• Dimensi koneksi
• Biaya sistem overall

Ukuran selang yang sesuai adalah yang memenuhi kebutuhan hidrolik dan mekanis tanpa menciptakan masalah instalasi yang tidak perlu.

27 Bagaimana Haruskah Pendingin Cairan Menjadi Validasi?

Untuk aplikasi menuntut, validasi harus mempertimbangkan perakitan selang selesai.

Tergantung pada proyek, tes relevan mungkin termasuk:

• Pengujian tekanan - Verifikasi integritas tekanan.
• Pengujian kebocoran - Verifikasi penampilan segel.
• Pengujian aliran - Konfirmasi kinerja hidrolik.
• Test-drop - Mengukur resistensi hidrolik pada kondisi aliran didefinisikan.
• Pengujian suhu - Penampilan seimbang di lapangan operasi.
• Uji Fleksibilitas - Konfirmasi sesuai untuk routing yang diperlukan.
• Pengujian sepeda - Evaluasi koneksi berulang atau gerakan di mana diperlukan.

Program tes yang diperlukan harus didefinisikan menurut aplikasi yang sebenarnya.

28 A Khas AI Liquid Cooling Architecture

Arsitektur ini menggambarkan mengapa selang ini menjadi bagian penting dari infrastruktur keseluruhan karena jumlah cabang pendingin meningkat.

Mengapa Hose Reliability Matters di Skala Rack

Sebuah lingkaran pendingin mungkin berisi beberapa selang perakitan.

Sebuah rak dapat berisi banyak server.

Sebuah pusat data dapat berisi banyak rak.

Hasilnya adalah sejumlah besar selang individu dan titik koneksi.

Konsistensi itu penting.

Sebuah cairan cairan pendingin solusi harus cocok untuk manufaktur ulang, instalasi dan pemeliharaan.

Di mana CJAN cocok ke Sistem Pendingin Cairan?

CJAN berfokus pada bagian fleksibel selang sistem pendingin cair.

Portofolio pendingin cairan saat ini termasuk:

• LCH
• LCH-SD
• LCH- SDS

Produk-produk ini dapat dievaluasi untuk aplikasi pendingin cairan yang berbeda sesuai dengan persyaratan sistem yang sebenarnya.

Pilihan yang sesuai harus dipertimbangkan:

• Pendingin
• Laju lemah
• Tekanan kerja
• Temperatur
• ID Hose
• Radius bengkok
• Konfigurasi koneksi
• Lingkungan instalasi

Portofolio selang pendingin cair CJAN lebih baik dipahami sebagai bagian dari solusi rekayasa sistem- tingkat daripada sebagai sekelompok produk selang standar.

31.

Pemilihan produk terakhir harus selalu dikonfirmasi terhadap spesifikasi produk CJAN terbaru dan kondisi operasi pelanggan yang sebenarnya.

32.

Pemeriksaan selang pendingin cairan yang berguna termasuk informasi berikut:

Menyediakan parameter ini memungkinkan pemasok selang untuk membuat rekomendasi teknis yang lebih berarti.

33.

Sebuah urutan teknik yang berguna adalah:

Proses ini menghubungkan kebutuhan termal dengan kebutuhan mekanis selang.

34. "The Hose Is Small, but the Requirement Is Not"

Selang pendingin cairan mungkin terlihat sebagai komponen yang relatif sederhana dibandingkan dengan GPU, piring dingin atau CDU.

Tapi itu beroperasi di persimpangan dari beberapa persyaratan teknik.

Ini harus mengangkut pendingin bermanfaat sementara pas ke dalam lingkungan mekanis yang dibatasi erat.

Hal ini juga harus bekerja dengan fitting, UQD, manifold dan piring dingin di sekitarnya.

Yang membuat pilihan selang keputusan rekayasa sistem bukan sekedar keputusan pembelian.

Kunci Takeaway

AI data center cairan pendinginan bekerja dengan menciptakan jalur kontrol untuk pendingin untuk mengumpulkan panas dari high-power komputasi komponen dan transportasi panas yang jauh dari server.

Proses dasarnya adalah:

Dalam lingkaran ini, cairan pendingin selang menyediakan koneksi fleksibel antara komponen sistem.

Penampilannya tergantung pada lebih dari bahan selang saja.

Tingkat rendah, diameter internal, penurunan tekanan, suhu, kompatibilitas pendingin, radius bengkok, penguatan, fitting dan UQDS semua perlu dipertimbangkan bersama-sama.

Yang paling dapat diandalkan desain pendingin cair tidak dibangun di sekitar satu komponen "terbaik". dibangun sekitar kompatibilitas antara seluruh loop pendinginan.

Untuk pusat data AI, pendekatan tingkat sistem- menyediakan dasar praktis untuk merancang infrastruktur pendingin cair yang dapat diandalkan.

Kesimpulan

Pendinginan cair menjadi semakin relevan sebagai komputer AI mendorong tingkat suhu tinggi kebutuhan.

Konsep dasarnya sederhana: masukkan panas ke dalam cairan dan membawanya pergi.

Penerapan lebih rinci.

CDU mengelola loop pendinginan. Plat dingin mengumpulkan panas dari prosesor. Manifold distribution coolant. UQD menyediakan koneksi servable. Cairan pendingin selang terhubung komponen ini dan memungkinkan sistem untuk masuk ke dalam batasan fisik dari rak server.

Untuk alasan ini, desain alat pendingin cair harus dipertimbangkan dari sudut pandang hidrolik dan mekanis.

CJAN 'S LCH, LCH-SD dan LCH-SDS cairan selang dapat dievaluasi menurut pendingin, aliran, tekanan, suhu, routing dan kebutuhan koneksi aplikasi.

Untuk pendingin data AI, selang kanan bukan hanya satu yang cocok, tapi yang cocok dengan sistem pendingin.