خنک کننده مایع مراکز داده
نمایشگاه Dell Tech World نه تنها با معرفی محصولات قدرتمند شرکت دل، بلکه با راه‌حل‌های ارائه شده توسط شرکای دل در بخش نمایشگاهی، مورد توجه قرار گرفته است. امسال، هیچ چیز به اندازه‌ی تنوع راه‌حل‌های خنک‌کننده مایع در سالن نمایشگاه، جلب توجه نکرد. تمامی آمارها و ارقام به این نکته اشاره دارند که خنک‌کننده مایع، به زودی مهمان همه‌ی مراکز داده خواهند شد و تنها در ارتباط با کاربردهای عادی است که امکان استفاده از مکانیزم‌های سنتی وجود دارد.
Direct-to-Chip Internal Loop
آسان‌ترین رویکرد برای استفاده از مکانیزم سرمایش مایع در مرکز داده، استفاده از یک مدار داخلی مستقیم روی تراشه (Direct-to-Chip Internal Loop) است. این سیستم‌ها، شبیه به خنک‌کننده‌‌های قابل نصب روی پردازنده مرکزی در رایانه‌های گیمینگ هستند که ترکیبی از یک صفحه و یک رادیاتور بزرگ هستند که برای خنک کردن قطعات کلیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند. شرکت JetCool راه‌حل‌هایی از این دست ارائه می‌دهد. آن‌ها در غرفه‌ی خود، راه‌حل‌های سرمایشی سازگار با پردازنده‌های اینتل و ای‌ام‌دی که روی سیستم‌های شرکت دل قابل نصب هستند و مبتنی بر الگوی معماری مدار داخلی هستند را به نمایش گذاشته بودند. بهترین بخش این سیستم‌ها، صرفه‌جویی قابل توجه انرژی به میزان۱۰ تا ۱۵ درصد و عدم پیچیدگی مرسومی است که زیرساخت‌های سرمایشی در هنگام اتصال به تاسیسات مایع با آن روبرو هستند. در برخی از مراکز داده، راه‌اندازی یک مدار خنک‌کننده مایع کامل امکان‌پذیر نیست، بنابراین، روش مذکور، بهترین جایگزین برای سرورهایی است که بر مبنای معماری سرمایش هوا-محور کار می‌کنند.
با اینکه صرفه‌جویی در مصرف برق با یک مدار داخلی به اندازه‌ی روش‌های جایگزین موثر نیست، اما با توجه به صرفه‌جویی 10 درصدی در مراکز داده‌ای که حتا با وجود برق پشتیبان برای هر رک با مشکل مواجه هستند، رقم قابل توجهی است. صرفه‌جویی کوچک در مصرف برق، به لطف مدار داخلی بسته، ممکن است به معنی پشتیبانی از یک یا دو سرور اضافی در هر رک باشد. همچنین، قابل ذکر است که دل در سرور PowerEdge XE8640 GPU از یک مدار داخلی استفاده می‌کند.
مدار مایع کامل مستقیم-روی-تراشه
پیشرفت در زمینه طراحی مدار داخلی، باعث می‌شود تا فرآیند اتصال تاسیسات آب‌رسانی کارآمدتر شده که در نهایت نه تنها به خروج گرما از سرورها، بلکه به کل مرکز داده نیز کمک کند. البته راه‌حل‌های میانه‌ای هم وجود دارند. به طور مثال، شرکت CoolIT Systems یک مکانیزم سرمایشی طراحی کرده و روی یک سرور R760 قرار داده که برای خنک‌کننده مایع از مکانیزم صفحات سرد (Cold Plate) بهینه‌سازی شده استفاده می‌کند است. همچنین، یک منیفولد (manifold) کوچک و واحد توزیع مایع نصب می‌شود تا گرما را از R760 به بهترین شکل دریافت کند، اما مشکلی که دارد این است که گرما را به سمت مرکز داده هدایت می‌کند که باید به نوعی از آن خارج شود.
راهکار مذکور توانایی پشتیبانی از چند سرور را دارد، اما اگر بخواهید برای سروری مثل Dell PowerEdge XE9680L از یک مکانیزم سرمایش قوی استفاده کنید، به راه‌حلی قوی‌تر نیاز دارید. CoolIT تاکنون بخش بزرگی از نقشه راه خنک‌کننده مایع شرکت دل را طراحی کرده و محصولات جدیدی مثل Omni cold plates، واحدهای توزیع مایع (CDU) جدید و مجموعه‌ای از فناوری‌های خنک‌کننده مختلف را عرضه کرده است.
با این‌حال، مهم است به این نکته توجه داشته باشیم که حتی مکانیزم سرمایش مستقیم-روی-تراشه هم یک روش واحد نیست و روش‌های دیگری نیز وجود دارد. این موضوع با راه‌حل ZutaCore که از رویکرد منحصر به فرد دو فازی برای خنک کردن تراشه‌ها استفاده می‌کند، کاملا مشهود است. ZutaCore چند نمونه را در نمایشگاه فوق در معرض دید قرار داده است که برجسته‌ترین آن، یک سرور پردازنده‌ی گرافیکی XE9680 بهینه‌سازی‌شده با ZutaCore است که مجهز به ۱۴ صفحه سرد قابل ارتقا برای ۸ عدد واحد پردازش گرافیکی، ۴ عدد برای سوئیچ‌ها و ۲ عدد برای پردازنده‌های مرکزی است.
راهکار دیگر در این زمینه متعلق به شرکت Chilldyne است. اگرچه آن‌ها از نظر فنی در نمایشگاه DTW حضور نداشتند، اما شریک تجاری مهم دل هستند و محصولات سطح بالایی را ارائه می‌دهند. شهرت Chilldyne به خاطر مدار مایع فشار منفی است، به این معنی که اگر یکی از کانال‌ها با پارگی روبرو شود، نشتی مایع اتفاق نمی‌افتد. ترس از نشتی، مانع اصلی پذیرش خنک‌کننده مایع در مراکز داده است و این درست همان نقطه‌ای است که Chilldyne روی آن تمرکز کرده است.
مبدل‌های حرارتی درب پشتی (RDHx)
مبدل‌های حرارتی درب پشتی (RDHx) می‌توانند مبدل‌های حرارتی غیرفعال یا فعال باشند که جایگزین درب پشتی رک سرور می‌شوند. آن‌ها اساسا گرما را از سرور مکش می‌کنند و آن را به یک مدار مایع برای خنک‌سازی منتقل می‌کنند. درب‌های غیرفعال عملا بدون صدا هستند و فن ندارند. البته، شرکت‌ها می‌توانند برای بازدهی بالاتر، فن‌هایی را اضافه کنند.
این مبدل‌ها که در نمایشگاه DTW معرفی شدند، دو مزیت مهم دارند. اول اینکه یک راهکار نسبتا ساده برای استفاده از خنک‌کننده مایع در مرکز داده ارائه می‌دهند و می‌توانند در پیکربندی‌های مستقل مختلفی مورد استفاده قرار گیرند و دوم آن‌که RDHx را می‌توان با سایر فناوری‌های خنک‌کننده مایع جفت کرد تا به بازیابی 100 درصدی گرما از طریق خنک‌کننده مایع دست پیدا کرد.
کلام آخر
اگر سازمان شما درگیر هوش مصنوعی یا کاربردهایی است که از تعداد زیادی پردازنده‌ی گرافیکی در یک فضای کوچک استفاده می‌کند، دیگر نمی‌توانید مانع ورود خنک‌کننده مایع به مرکز داده شوید. همچنین، اگر یک سرور با ۸ پردازنده‌ی گرافیکی خریداری کنید به یک راهکار سرمایش مایع نیاز دارید تا بتواند گرمای تولید شده را به راحتی دفع کند. خبر خوب این است که فعالان این حوزه در حال شناسایی مشکلاتی هستند که مانع پذیرش خنک‌کننده مایع می‌شود که از آن جمله باید به نبود اتصالات چندمنظوره آب‌رسانی اشاره کرد. مشکلاتی که به سرعت در حال برطرف شدن هستند.
به عنوان مثال، شرکت دل در حال تبلیغ مبدل‌های حرارتی درب پشتی (RDHx) به‌عنوان بخشی از برنامه‌ی خود برای سرور XE9680L است. یک طراحی ۷۰ کیلوواتی که از خنک‌کننده هوا با مبدل‌های حرارتی درب پشتی (RDHx) استفاده می‌کند و از ۶۴ پردازنده‌ی گرافیکی NVIDIA H100/H200/B100 پشتیبانی می‌کند. لازم به توضیح است که شرکت‌های فعال در زمینه‌ی تجهیزات مرکز داده در مقیاس رک، از جمله شرکت‌های حاضر در نمایشگاه Dell Tech World مانند CoolIT و Vertiv، همگی به‌نوعی راه‌حل‌های مبتنی بر RDHx را ارائه می‌دهند.
