To'liq suyuqlik bilan sovutilgan sovuq plastinka serveri

 

Suyuq sovutish texnologiyasini yanada rivojlantirish va ekotizimni rivojlantirish uchun Inspur Information Intel bilan hamkorlikda umumiy maqsadli yuqori zichlikdagi serverlar uchun suyuq sovutish dizaynini optimallashtirishga e'tibor qaratdi.

 

Sanoatda protsessor va GPU suyuq sovutishning keng qo'llanilishiga qo'shimcha ravishda, yuqori quvvatli xotira, qattiq holatda drayvlar (SSD), OCP tarmoq kartalari, PSU'lar, PCIe kartalari va boshqalar uchun suyuq sovutish bo'yicha chuqur izlanishlar va tadqiqotlar olib borildi. optik modullar.

 

Ushbu sa'y-harakatlar sanoatda eng yuqori suyuqlik sovutish qamroviga erishish, suyuqlik sovutish qoplamining turli darajalari uchun turli joylashtirish talablariga javob berish va Internet va telekommunikatsiya kabi sohalardagi mijozlar uchun umumiy infratuzilma imkoniyatlari va turli xil texnik yordam ko'rsatishga olib keldi.

 

To'liq suyuqlik bilan sovutilgan sovuq plastinka tizimining bunday rivojlanishi Inspur Information kompaniyasining 2U to'rt tugunli yuqori zichlikdagi i24 hisoblash serveriga asoslangan. Har bir suyuqlik bilan sovutilgan tugun 16 DDR5 xotira moduli, bitta PCIe kengaytirish kartasi va bitta OCP 3.0 tarmoq kartasi bilan birlashtirilgan ikkita Intel 5-avlod Xeon masshtabli protsessorlarini qo‘llab-quvvatlaydi. Butun tizim sakkiztagacha SSD-ni qo'llab-quvvatlab, mijozlarning saqlash ehtiyojlarini qondira oladi va yuqori zichlikdagi hisoblash quvvatiga erishadi.Serverning asosiy issiqlik ishlab chiqaruvchi komponentlariga protsessor, xotira, kiritish-chiqarish kartalari, mahalliy qattiq disklar va shassi quvvat manbai kiradi.

 

Suyuq sovutish eritmasi tizimdagi issiqlikning taxminan 95% ni issiqlik manbai bilan sovuq plastinka aloqasi orqali suyuqlik bilan to'g'ridan-to'g'ri olib tashlash imkonini beradi. Qolgan 5% issiqlik PSU orqasida joylashgan havo-suyuqlik issiqlik almashtirgichidagi sovutish suvi tomonidan olib tashlanadi va tizim darajasida deyarli 100% suyuqlik issiqlikni ushlab turishga erishadi.

 

 

I Tizim tarkibi va quvur liniyasining joylashuvi

 

1. To'liq suyuqlik bilan sovutilgan server tizimining umumiy ko'rinishi

2U to'rt tugunli to'liq suyuqlik bilan sovutilgan server tizimi tugunlar, shassilar, o'rta tekislik va SSD modullaridan iborat. Tugunlar va shassi komponentlari o'rtasidagi aloqa suv, quvvat va signallar uchun tezkor konnektorlar, quvvat va signal konnektorlari orqali ko'r-ko'rona ulanishlar orqali amalga oshiriladi.

 

▲ 1-rasm. 2U to'rt tugunli to'liq to'lqinli sovutilgan server

 

2. To'liq suyuqlik bilan sovutilgan serverning yagona tugunining umumiy ko'rinishi

To'liq suyuqlik bilan sovutilgan server tugunlari tugun qobig'i, anakart, protsessor chiplari, xotira modullari, xotira sovuq plitasi, protsessorning sovuq plitasi, kirish/chiqarish sovuq plitasi, quvvat manbai va quvvat manbai uchun orqa issiqlik almashtirgichdan iborat.

 

▲ 2-rasm. To'liq suyuqlik bilan sovutilgan server tugunlari

 

 

II Oqim sxemasini tanlash va oqim tezligini hisoblash

 

Oqim yo'li dizaynining murakkabligini soddalashtirish uchun ushbu to'liq suyuqlik bilan sovutilgan server sovutish suvi uchun ketma-ket oqim yo'li dizaynidan foydalanadi. Sovutish suyuqligi issiqlik tarqalishi uchun kam quvvatli komponentlardan yuqori quvvatli qismlarga oqib o'tadi. Batafsil oqim yo'nalishi quyidagi diagramma va jadvalda ko'rsatilgan.

 

▲ 2U to'rt tugunli to'liq suyuqlik bilan sovutilgan serverning seriyali oqim yo'li

 

▲ 3-jadval. Sovutishning o'rtacha oqimi ketma-ketligi

 

To'liq suyuqlik-coo oqim tezligiLEDserver mtizimning sovutish talablariga javob berishi kerak:

• Ikkilamchi tomondan quvur yotqizish materialining uzoq muddatli ishonchliligini ta'minlash uchun ikkilamchi tomondan qaytib keladigan suv harorati 65 darajadan oshmasligi kerak.
• To'liq suyuqlik bilan sovutilgan serverning barcha komponentlari belgilangan chegara sharoitida sovutish talablariga javob berishini ta'minlash uchun oqim tezligi dizayni tahlili uchun mis sovuq plastinka va PG25 tanlanadi.

 

Ikkilamchi tomonda qaytib keladigan suv harorati 65 darajadan oshmasligi talabini qondirish uchun har bir tugun uchun PG25 minimal oqim tezligi Qmin quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

 

Qmin=Psys / (r * C * ∆T) ≈ 1,3 LPM

 

 

III To'liq suyuqlik bilan sovutilgan server sovuq plitasining asosiy komponenti dizayni

 

1. CPU sovuq plastinka dizayni

CPU sovuq plastinka moduli Intelning 5-avlod Xeon miqyosli protsessorining sovuq plastinka dizayni talablari asosida optimallashtirilgan mos yozuvlar dizaynidir. U sovutish, strukturaviy ishlash, rentabellik darajasi, xarajat va turli materiallar bilan moslik kabi omillarni hisobga oladi. Protsessorning sovuq plitasi asosan protsessor sovuq plastinka alyuminiy qavs, protsessorning sovuq plitasi va sovuq plastinka ulagichlaridan iborat.

 

▲ 4-rasm. CPU sovuq plastinka moduli

 

2. Xotira suyuqligini sovutish dizayni

Xotira suyuq sovutish dizayni temir yo'lda shpallar kabi joylashtirilgan xotira modullari nomi bilan atalgan innovatsion shpal sovutgichli suyuq sovutish yechimini qabul qiladi. Ushbu yechim an'anaviy havo sovutish va sovuq plastinka sovutishni birlashtiradi. O‘rnatilgan issiqlik quvurlari (yoki sof alyuminiy/mis plitalari, bug‘ kamerasi va boshqalar) bo‘lgan sovutgich xotira modullaridan issiqlikni ikkala uchiga ham uzatadi. Keyin issiqlik tanlangan termal prokladkalar orqali sovuq plastinkaga o'tkaziladi va nihoyat, sovuq plastinka ichidagi sovutish suvi issiqlikni olib tashlaydi va xotirani sovutishga erishadi.

 

Xotira va sovutgich tizimdan tashqaridagi eng kichik texnik xizmat ko'rsatish blokiga yig'ilishi mumkin (bundan keyin xotira moduli deb yuritiladi). Xotiraning sovuq plitasi sovutgich va xotira sovuq plitasi o'rtasida yaxshi aloqani ta'minlash uchun xotira modulini mahkamlash tuzilishiga ega. Ushbu mahkamlash strukturasi vintlar bilan mahkamlanishi yoki kerak bo'lganda asboblarsiz saqlanishi mumkin. Xotiraning sovuq plitasining yuqori qismi xotirani sovutadi, pastki qismi esa anakartdagi boshqa issiqlik hosil qiluvchi komponentlarni, masalan, VR-larni sovutishi mumkin. Xotiraning sovuq plitasi dizaynini soddalashtirish uchun turli xil anakartlarning balandlik cheklovlarini qondirish uchun xotira va anakart o'rtasida adapter braketi ishlab chiqilishi mumkin.

 

▲ 5-rasm.Sleeper issiqlik qabul qiluvchi suyuqlik sovutish eritmasi

 

Bozorda mavjud bo'lgan quvur xotirasi suyuq sovutish yechimlari bilan solishtirganda, shpal sovutgichli suyuqlik sovutish eritmasi quyidagi asosiy afzalliklarga ega:

 

Oson ta'mirlash:Xotiraga texnik xizmat ko'rsatish, sovutgich va mahkamlagichlarni olib tashlamasdan, havo bilan sovutilgan xotira moduliga xizmat ko'rsatish kabi oddiy. Bu suyuqlik bilan sovutilgan xotirani yig'ish samaradorligi va ishonchliligini sezilarli darajada yaxshilaydi, tizimda qismlarga ajratish va qayta yig'ish paytida xotira chiplari va termal prokladkalarning mumkin bo'lgan shikastlanishini kamaytiradi.

 

Yaxshi muvofiqlik:Ushbu yechimning issiqlik tarqalishiga turli xil xotira chiplari qalinligi va xotira oralig'i ta'sir qilmaydi. U 7,5 mm va undan yuqori bo'lgan minimal xotira oralig'iga mos keladi. Sovutgich va sovuq plastinkaning ajratilgan dizayni xotira suyuqligini sovutishni qayta ishlatish va standartlashtirish imkonini beradi.

 

Yuqori iqtisodiy samaradorlik:Xotira sovutgichi turli jarayonlar va sovutish texnologiyalari bilan xotira quvvati sarfiga qarab tanlanishi mumkin va miqdori xotiraga qarab kerak bo'lganda sozlanishi mumkin. 7,5 mm xotira oralig'i stsenariysida u 30 Vt dan ortiq xotira modullarini sovutish ehtiyojlarini qondira oladi.

 

Ishlab chiqarish va yig'ishning qulayligi:Xotira uyalari o'rtasida suyuq sovutish quvurlari mavjud emas, bu murakkab quvurlarni payvandlash va jarayonni boshqarish zaruriyatini yo'q qiladi. An'anaviy havo sovutgichli sovutgich va umumiy CPU sovuq plastinka ishlab chiqarish jarayonlaridan foydalanish mumkin. Sovutgichni yig'ishda issiqlik tarqalish ko'rsatkichi sovutgich va anakart o'rtasidagi xotira chipi tekisligiga perpendikulyar yo'nalishdagi toleranslarga sezgir emas, yomon termal aloqani oldini oladi va yig'ishni osonlashtiradi.

 

Yaxshi ishonchlilik:Shpal suyuq sovutish eritmasi yig'ish paytida xotira chiplari va termal prokladkalarning mumkin bo'lgan shikastlanishidan qochadi va bir nechta kiritish va olib tashlashga bardosh bera oladi. Bundan tashqari, u xotira va trubka suyuq sovutish yechimlarini o'rnatgandan so'ng xotira va uyalar o'rtasida egilish natijasida kelib chiqadigan signal kontaktining buzilishi xavfini oldini oladi va tizim ishonchliligini sezilarli darajada yaxshilaydi.

 

3. Qattiq diskni suyuq sovutish dizayni

Innovatsion qattiq holatdagi haydovchi (SSD) suyuq sovutish yechimi issiqlik almashinuviga erishib, termal prokladkalar bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilish orqali qattiq disk maydonidan issiqlikni qattiq disk maydonidan tashqaridagi sovuq plastinkaga o'tkazish uchun o'rnatilgan issiqlik quvurlari bilan sovutgichdan foydalanadi.

 

Ushbu SSD suyuq sovutish yechimi asosan sovutgich, SSD sovuq plitasi, qattiq disk modulini qulflash mexanizmi va qattiq disk braketi bilan jihozlangan SSD modulidan iborat. Qattiq disk modulini qulflash mexanizmi SSD moduli va SSD sovuq plitasi o'rtasida uzoq muddatli aloqa ishonchliligini ta'minlab, tegishli oldindan yuklash kuchini ta'minlash uchun qattiq disk braketiga o'rnatiladi. Qattiq diskning sovuq plastinka halqasini cheklangan joyga o'rnatishni osonlashtirish uchun qattiq disk braketi serverning chuqurlik yo'nalishi bo'yicha tortma tipidagi o'rnatish usuli bilan yaratilgan.

 

▲ 6-rasm. Qattiq holatdagi diskni suyuq sovutish uchun innovatsion yechim

 

Ushbu yechimning sanoatdagi mavjud qattiq disk suyuqligini sovutish urinishlariga nisbatan ilg'or xususiyatlari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

 

• Tizim o'chirilgan holda 30 dan ortiq hot-swaplarni qo'llab-quvvatlaydi.
• Qattiq diskni o'rnatish vaqtida termal interfeys materiallariga kesish xavfi yo'q; qulflash mexanizmi dizayni uzoq muddatli aloqa ishonchliligini ta'minlaydi.
• Suyuq sovutish eritmasi uchun past ishlov berish talablari; faqat an'anaviy havo sovutish va CPU sovuq plastinka ishlov berish texnikasi kerak.
• Qattiq disklar o'rtasida suv dizayni yo'q; bir nechta qattiq disklar bir xil sovuq plastinani baham ko'rishi mumkin, bu esa bo'g'inlar sonini kamaytiradi va oqish xavfini kamaytiradi.
• Qattiq holatdagi drayverlarning (SSD) har xil qalinligi va miqdori bo'lgan tizimlarga moslashuvchan tarzda moslashadi.

 

4. PCIe/OCP kartasi suyuq sovutish dizayni

 

PCIe suyuq sovutish eritmasi

PCIe karta suyuq sovutish yechimi mavjud havo bilan sovutilgan PCIe kartasiga asoslangan. Tizimning sovuq plitasi bilan aloqa qila oladigan PCIe karta sovutish modulini ishlab chiqish orqali u optik modul va PCIe kartasidagi asosiy chiplarni sovutishga erishadi. Optik moduldan issiqlik issiqlik quvurlari orqali PCIe karta chipidagi asosiy sovutish moduliga uzatiladi va sovutish moduli so'ngra tegishli termal interfeys materiali orqali IO sovuq plitasi bilan issiqlikni almashtiradi.

 

Suyuq sovutgichli PCIe kartasi asosan QSFP issiqlik qabul qiluvchi klipi, PCIe chip sovutish moduli va PCIe kartasining o'zidan iborat. QSFP issiqlik qabul qiluvchi klipi PCIe sovutish modulidagi QSFP issiqlik moslamasi va qafas birlashtirilganda to'g'ri suzishni ta'minlash uchun mos egiluvchanlik bilan ishlab chiqilgan bo'lib, yaxshi foydalanuvchi tajribasini ta'minlaydi, optik modulga shikast etkazmaslik va samarali sovutish uchun barqaror aloqani ta'minlaydi.

 

▲ 7-rasm. PCle kartasi suyuq sovutish moduli

 

OCP3.0 Suyuq sovutish eritmasi

OCP3.0 kartasi suyuq sovutish yechimi PCIe kartasiga oʻxshaydi, bu yerda OCP3.0 kartasi uchun maxsus suyuqlik sovutgichli sovutgich ishlatiladi. Kartadagi chiplar tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik suyuqlik bilan sovutilgan sovutgichga o'tkaziladi va issiqlik radiator va tizimning IO sovuq plitasi o'rtasidagi aloqa orqali nihoyat tarqaladi.

 

OCP3.0 suyuq sovutish moduli asosan sovutgich moduli, OCP3.0 kartasi va uning braketidan iborat. Suyuqlik bilan sovutilgan OCP3.0 kartasi yig'ilgandan so'ng, bo'sh joy cheklovlari tufayli sovutgich moduli va IO sovuq plitasi o'rtasida uzoq muddatli aloqa ishonchliligini ta'minlash uchun qulflash mexanizmi sifatida bahor vinti ishlatiladi.

 

▲ 8-rasm. OCp3.0 Suyuq sovutish moduli

 

Kelajakda texnik xizmat ko‘rsatish qulayligi va OCP3.0 kartasini bir nechta hot-swaplarga bo‘lgan ehtiyojni inobatga olgan holda, umumiy ishonchlilik va ishlash qulayligini oshirish uchun qulflash mexanizmining dizayni va termal interfeys materiallarini tanlash optimallashtirildi. va texnik xizmat ko'rsatish.

 

IO sovuq plastinka eritmasi

IO sovuq plitasi koʻp funksiyali sovuq plastinka boʻlib, u nafaqat anakartning IO hududidagi isitish qismlaridan issiqlikni tarqatibgina qolmay, balki suyuqlik bilan sovutilgan PCIe kartasini va suyuqlik bilan sovutilgan OCP3.0 kartasini sovutadi.

 

▲ 9-rasm. lO sovuq plastinka

 

▲ 1-rasm0. Suyuqlik bilan sovutilgan PCle kartasi, suyuqlik bilan sovutilgan OCP3.0 va IO sovuq plitasining joylashuvi

 

IO sovuq plitasi birinchi navbatda IO sovuq plastinka tanasi va mis quvur kanallaridan iborat. IO sovuq plastinka tanasi alyuminiy qotishmasidan qilingan, mis quvurlar esa sovutish suyuqligi kanallari va issiqlik tarqalishini kuchaytirish uchun javobgardir. Muayyan dizaynni anakart tartibi va komponentlarni sovutish talablari asosida optimallashtirish kerak. Suyuq sovutgichli PCIe kartasi va suyuqlik bilan sovutilgan OCP3.0 kartasidagi sovutgich modullari strelka yo‘nalishi bo‘yicha IO sovuq plitasi bilan aloqa qiladi. Sovutish suyuqligi kanallari uchun material tanlashda tizimning quvur liniyasi sovutish suyuqligi va namlash materiallari bilan mosligini hisobga olish kerak.

 

Ushbu IO sovuq plastinka suyuq sovutish eritmasi bir nechta komponentlarning ko'p o'lchovli yig'ish talablariga javob beradi. Mis va alyuminiy materiallardan aralash foydalanish materialning muvofiqligi muammolarini hal qiladi, sovutish samaradorligini ta'minlaydi, sovuq plastinka og'irligini 60% ga kamaytirishga yordam beradi va xarajatlarni kamaytiradi.

 

5. Elektr ta'minoti sovuq plastinka dizayni

Elektr ta'minoti suyuq sovutish eritmasi mavjud havo bilan sovutilgan quvvat manbaiga tashqi havodan suyuqlikka issiqlik almashtirgichni ulash orqali PSU fanining chiqindi havosini sovutishni o'z ichiga oladi va shu bilan tizimning tashqi ma'lumotlar markazi muhitini oldindan qizdirishini kamaytiradi.

 

PSU orqa issiqlik almashtirgichi ko'p qatlamli tuzilishga ega, kanallar va qanotlar bir-biriga o'rnatilgan. PSU orqa issiqlik almashtirgichining o'lchami sovutish talablari, og'irligi va narxini muvozanatlashi kerak, shu bilan birga u quvvat simini o'rnatish/olib tashlash funksiyasiga xalaqit bermasligi va tizim kabinasining bo'sh joy cheklovlariga javob berishi kerak. PSU orqa issiqlik almashtirgichi mustaqil ravishda tugun braketiga o'rnatiladi.

 

▲ 11-rasm. PSU orqa issiqlik almashtirgichi

 

Ushbu innovatsion quvvat manbai suyuq sovutish yechimi suyuqlik bilan sovutilgan yangi quvvat manbalarini ishlab chiqish, ishlab chiqish davrini qisqartirish va ishlab chiqish xarajatlarini kamaytirish zaruratini yo'q qiladi. Uning mukammal ko'p qirraliligi unga bir nechta sotuvchilarning elektr ta'minoti yechimlariga moslashuvchan tarzda moslashishga imkon beradi va moslashtirilgan suyuqlik bilan sovutilgan quvvat manbalariga nisbatan 60% dan ko'proq tejaydi.

 

Butun shkaflarni o'z ichiga olgan ilovalar uchun quvvat manbai suyuq sovutish ham markazlashtirilgan havo-suyuqlik issiqlik almashtirgich eritmasidan foydalanishi mumkin. Bu shkafning old va orqa eshiklarini muhrlab qo'yish va idishni pastki qismida markazlashtirilgan havo-suyuqlik issiqlik almashtirgichni joylashtirish, PSU orqasidagi taqsimlangan havo-suyuqlik issiqlik almashtirgich strukturasini markazlashtirilgan bilan almashtirishni o'z ichiga oladi.

 

Markazlashtirilgan havo-suyuqlik issiqlik almashinuvchisi yuqori issiqlik uzatish koeffitsienti mis quvurlari bilan birlashtirilgan issiqlik almashinuvini kuchaytirish uchun hidrofilik qatlam bilan qoplangan alyuminiy gofrirovka qilingan qanotlardan iborat. 10 daraja harorat farqi bilan kamida 8 kVt sovutish quvvatini ta'minlay oladi. Issiqlik almashtirgichning oqim yo'li past qarshilikda ko'proq oqimni boshqarish uchun simulyatsiya orqali optimallashtirilgan. U kondansatsiyaga qarshi dizayn va xavfsizlik xavfini bartaraf etish uchun har tomonlama qochqinlarni aniqlashga ega. Maxsus menteşe dizayni yuqori yuk talablariga javob beradi va karta uyasi ulanishi dizayni o'rnatish va texnik xizmat ko'rsatishni osonlashtiradi.

 

Sovuq plita tomonidan boshqariladigan bitta suyuqlik bilan sovutilgan serverdan issiqlikning 95% dan ortig'i bilan issiqlikning 5% dan kamrog'i havo-suyuqlik issiqlik almashinuvchisi tomonidan ishlov berilishi kerak. Har bir tugun faqat 40-50Vt havo-suyuqlik issiqlik almashinuvini talab qiladi va bitta markazlashtirilgan havo-suyuqlik issiqlik almashinuvchisi 8 kVt issiqlik almashinuvi quvvatini qo'llab-quvvatlaydi, 150 dan kam bo'lmagan tugunlar uchun sovutishni o'z ichiga oladi, taqsimlangan 150 dan ancha past narxda. havo-suyuqlik issiqlik almashinuvchilari.

 

Ushbu yechim server quvvat manbalarini o'zgarmagan holda saqlashga imkon beradi, hosil bo'lgan issiqlik shkafning orqa qismidagi markazlashtirilgan havo-suyuqlik issiqlik almashtirgich tomonidan bir xilda to'planadi va almashinadi. Issiqlik kabinet ichida mustaqil aylanma hosil qiladi, ma'lumotlar markazi muhitiga ta'sir qilmaydi va haqiqatan ham "Kompyuter sifatida raf" ga erishadi.