Поскольку плотность мощности содержимого серверных стоек становится выше, владельцы, проектировщики и операторы дата-центров ищут новые подходы к охлаждению ЦОД. Цель – добиться роста эффективности и минимизации эксплуатационных затрат при одновременном сохранении высокого уровня надежности инфраструктуры. Растущее число вендоров стремится заработать на буме спроса на системы охлаждения серверов. Им посвящен свежий дайджест. В центре внимания новости про инновационные технологии, свежие продукты, слияния и поглощения бизнеса.
Производитель серверов Supermicro анонсировал «комплексное решение для жидкостного охлаждения» IT-оборудования в ЦОД. Предложение включает блоки распределения охлаждающей жидкости (CDU), охлаждающие пластины, горизонтальные и вертикальные распределительные коллекторы охлаждающей жидкости (CDM), градирни и программное обеспечение SuperCloud Composer для мониторинга систем и управления всем этим оборудованием.
Предлагаемые вендором охлаждающие пластины могут обслуживать IT-нагрузку мощностью до 1600 Вт, а блоки CDU характеризуются охлаждающей способностью на уровне 250 кВт и комплектуются насосами с возможностью “горячей замены”. Входящие в состав комплекта градирни имеют модульную архитектуру, что упрощает масштабирование системы.
Незадолго до анонса этого решения компания Supermicro объявила, что будет сотрудничать с Fujitsu с целью разработки систем жидкостного охлаждения для высокопроизводительных вычислительных кластеров и экологичных центров обработки данных следующего поколения. Партнеры также планируют к 2027 году разработать и вывести на рынок серверы с жидкостным охлаждением на базе ARM-процессоров. В частности, в основу новой платформы лягут высокопроизводительный процессор Fujitsu MONAKA на базе архитектуры Arm и усовершенствованные системы жидкостного охлаждения.
Интересно, что ранее Fujitsu объявила о намерении покинуть мировой рынок серверов. В феврале 2022 года японцы сообщили о сворачивании производства и продажи мэйнфреймов к 2030 году, а также о прекращении выпуска Unix-серверов к концу 2029 года. Однако год спустя компания Fujitsu представила MONAKA, преемника своего чипа A64FX, как более энергоэффективное и высокопроизводительное решение для требовательных рабочих нагрузок. Чип использует передовую 2-нанометровую технологию. Начало его выпуска запланировано на 2027 год.
Компания Accelsius, специализирующаяся на двухфазных системах жидкостного охлаждения (СЖО) серверов с прямой подачей хладагента на теплообменник над чипом на основе запатентованных технологий, объявила о коммерческой доступности нового продукта для тестирования СЖО. Речь о стойке Thermal Simulation Rack (TSR) для моделирования тепловой нагрузки.
Продукт позволяет операторам дата-центров и другим заинтересованным сторонам проверять передовые решения из линейки NeuCool от Accelsius. С его помощью также можно тестировать другие системы жидкостного охлаждения перед многомиллионными инвестициями в модернизацию оборудования ЦОД.
Предусмотрена возможность тестирования систем жидкостного охлаждения для обслуживания IT-оборудования мощностью до 50 кВт из расчета на одну монтажную стойку. Это актуально при использовании новейших высокопроизводительных центральных и графических процессоров. Доступны стойки большего размера. Благодаря модульной конструкции поддерживаются рядные блоки распределения хладагента (CDU) для обслуживания тепловой нагрузки до 250 кВт.
Пользователям доступны комплексное управление отдельными СЖО и мониторинг системы через интуитивно понятный программный интерфейс. Вендор обещает доставлять клиентам стойки для термического моделирования менее чем через 45 дней с момента одобрения заказа.
В результате потенциальные клиенты Accelsius смогут внедрять передовые решения в области жидкостного охлаждения, основываясь на точных результатах тестирования. Тесты помогут убедиться в том, что вспомогательная инфраструктура соответствует требованиям вычислительных систем следующего поколения, оптимизируя при этом энергоэффективность и устойчивость.
Устьице — часть листа, формируемая парой соседних клеток, способных прилегать друг к другу или расходиться, образуя щель. Через эту щель возможны газообмен между внутренней частью листа и внешней атмосферой, а также испарение воды. Этот результат эволюционного развития растений вдохновил исследователей из Китайского университета науки и технологий на создание нового охладителя серверных процессоров.
Китайцы представили керамические капиллярные структуры для петлевых/контурных тепловых трубок (англ.: Loop Heat Pipes; LHP), которые однажды могут найти применение в центрах обработки данных. Обратившись к бионике за новыми идеями, они решили черпать вдохновение в естественном процессе транспирации (испарение воды через устьица листьев).
Китайские исследователи постарались обойти ключевое ограничение традиционных LHP, которые используют капиллярные структуры с одинаковыми размерами пор. Это снижает эффективность при высоких тепловых потоках из-за блокировки паров и повышенного теплового сопротивления. Недавно разработанный бионический аналог имеет асимметричную структуру пор, которая оптимизирует теплопередачу, преодолевая эти проблемы и обеспечивая более эффективное охлаждение мощных чипов.
Конструкция имитирует устьица листьев с прямыми пальцеобразными порами, служащими паровыми каналами. Это значительно снижает сопротивление переносу пара и улучшает рассеивание тепла. Такая структура обеспечивает более высокий тепловой поток, что позволяет лучше управлять охлаждением чипов. Использование керамики вместо металла обеспечивает повышенную коррозионную стойкость и термическую стабильность, что критически важно для долгосрочной работы передовой электроники.
В процессе производства поменяется фазово-инверсионное плёночное литьё (англ.: phase-inversion tape casting), обычно используемое для производства пористых керамических мембран. Этот инновационный метод не только позволяет создавать желаемые пористые структуры за один шаг, но и обеспечивает прочность готовых изделий, а также стабильность результатов.
Первоначальные испытания бионической капиллярной структуры в системах LHP показали многообещающие результаты. Оптимизируя баланс между капиллярной силой и сопротивлением потоку, новое решение эффективно перемещает рабочие жидкости и улучшает тепловые характеристики системы. Ожидается, что наработки китайцев могут найти применение при охлаждении вычислительного оборудования, а также в аэрокосмической промышленности и энергетическом секторе.
Базирующаяся в США компания Nautilus Data Technologies, получившая широкую известность как создатель первого полноценного плавучего дата-центра и ныне занимающаяся предоставлением колокейшн-услуг, предложила всем желающим воспользоваться одной из своих фирменных технологий. Компания выпустила в продажу блок распределения охлаждающей жидкости (CDU) собственной разработки.
О поступлении в продажу продукта, получившего название EcoCore COOL CDU, было объявлено на конференции Yotta 2024. В Nautilus Data Technologies отмечают, что эта система на базе запатентованных технологий была разработана специально для охлаждения целых машзалов, а не отдельных стоек или даже рядов стоек.
Каждый CDU обеспечивает возможность удаления тепла от IT-нагрузки мощностью более 1000 кВт. Он может удалять более 8600 Вт излишков тепла из расчета на 1 квадратный метр. Для работы системы требуется подача до 50 кВт электроэнергии. Типичная нагрузка на систему электроснабжения со стороны устройства составляет 18 кВт.
Новый CDU поддерживает разные методы жидкостного охлаждения, включая прямоконтактное и иммерсионное, а также охлаждение через дверцу на монтажной стороне стойки. Устройство EcoCore COOL основано на проверенных технологиях вендора, который гарантирует его надежность.
CDU использует двухконтурную систему, включающую замкнутый контур для охлаждения IT-оборудования в машзале и открытый контур, который может использовать разные источники воды для удаления тепла. Например, воду из озера при размещении CDU в плавучем ЦОД на территории закрытого водоема. Заявлена возможность использования пресной воды, соленой воды и даже отходов из промышленной системы водоснабжения.
Подразделение по разработке смазочных и специальных материалов HF Sinclair Lubricants and Specialties, сформированное компанией HF Sinclair, анонсировало линейку охлаждающих жидкостей для однофазного иммерсионного охлаждения серверов. Семейство продуктов получило название INNOVATE.
Продукты из новой линейки диэлектрических терморегулирующих жидкостей будут изготавливаться с использованием фирменной технологии высокоочищенных алканов (Highly Refined Alkanes; HRA). Технология HRA обеспечивает повышенную теплопередачу и совместимость с широким спектром материалов для погружного охлаждения, окислительную стабильность и постоянно высокую эффективность при эксплуатации. Линейка INNOVATE соответствует требованиям Open Compute Project (OCP).
Компания Kaytus, головной офис которой находится в Сингапуре, выпустила на рынок линейку монтажных шкафов с интегрированным воздушным охлаждением Evoleen-I5000. Продукты предназначены для серверного оборудования с высокой плотностью размещения компонентов.
Обещана возможность размещения до 40 графических ускорителей и 10 центральных процессоров в одном шкафу высотой 47U. Каждый шкаф может вмещать IT-нагрузку мощностью до 50 кВт. Сборка и ввод устройства в эксплуатацию длятся 1 неделю.
Шкафы из линейки Evoleen-I5000 комплектуются системой распределения электропитания, ИБП, системой охлаждения, блоком мониторинга и оборудованием для противопожарной защиты. Интегрированная платформа управления на базе искусственного интеллекта (ИИ) обеспечивает мониторинг окружающей среды в реальном времени и 2D/3D визуализацию, упрощая эксплуатацию и обслуживание.
Компания Vertiv модернизировала линейку высокопроизводительных чиллеров Liebert AFC, добавив поддержку хладагента R1234ze. Заявлена поддержка фрикулинга. Устройства обеспечивают холодопроизводительность до 2,2 МВт. Чиллеры уже доступны в регионе ЕБВА (Европа, Ближний Восток и Африка).
В Vertiv заявляют, что объединив чиллеры Liebert AFC с другими решениями вендора, включая кондиционер Liebert PCW, блок распределения хладагента XDU и интеллектуальное управление iCOM CWM, операторы ЦОД могут повышать эффективность охлаждения, минимизируя затраты и риски.
Компания Honeywell планирует выделить свое подразделение Advanced Materials, ассортимент которого включает хладагентов для дата-центров Solstice, в независимую публичную компанию с головным офисом в США. Процедура будет завершена к концу 2025 или началу 2026 года.
После завершения выделения подразделения Advanced Materials вновь сформированный бизнес будет представлять собой автономную компанию, специализирующуюся на химикатах и материалах, включая фторсодержащие продукты.
Помимо хладагентов Solstice, подразделение Advanced Materials производит широкий спектр специальных материалов, включая волокно, используемое в высокотехнологичной броне, решения для титрования по Карлу Фишеру и упаковку для фармацевтических изделий. Ожидается, что выручка Advanced Materials в 2024 финансовом году составит от $3,7 млрд до $3,9 млрд, а рентабельность превысит 25%.
Шведская химическая компания Perstorp выпустила новую биоразлагаемую жидкость для систем погружного охлаждения в дата-центрах. Продукт получил название Synmerse DC. Это синтетическая жидкость, которая обеспечивает повышенную безопасность и эффективность, снижая энергопотребление систем охлаждения серверов.
В Perstorp утверждают, что компания разработала жидкость в сотрудничестве с ведущими производителями микросхем и OEM-производителями серверного оборудования, чтобы гарантировать ее совместимость с новейшими IT-решениями и системами погружного охлаждения. Но шведы не назвали ни одну из компаний, участвовавших в проекте.
Компания не разглашает состав жидкости. Сообщается лишь, что она полностью свободна от вредных перфторалкильных и полифторалкильных соединения (ПФАС), также известных как вечные химикаты. Исследования показали, что ПФАС могут нанести вред окружающей среде, поскольку они практически не разлагаются. Ранее хладагенты на основе ПФАС активно применялись в системах иммерсионного охлаждения двухфазного типа. Сейчас производители ищут более устойчивые альтернативы на основе растительных масел, минеральных масел, фторуглеродов и углеводородов.
Многие нефтяные компании, включая Shell, Castrol, ExxonMobil, ENEOS и SK Enmove, уже выпустили на мировой рынок собственные охлаждающие жидкости для погружного охлаждения серверов. Американский пищевой гигант Cargill и химическая фирма Chemours также выпустили соответствующие жидкости.
Perstorp принадлежит малазийской нефтегазовой компании Petronas, которая выпустила собственную охлаждающую жидкость для серверов и сотрудничает с производителем систем иммерсионного охлаждения Iceotope.
Китайский производитель серверов Inspur анонсировал передовую систему жидкостного охлаждения серверов, которая была вдохновлена концепцией «шпал для железнодорожных путей». Технологии будет применяться для охлаждения серверной оперативной памяти. Она вдвое повышает эффективность рассеивания тепла по сравнению с традиционным воздушным охлаждением, не усложняя при этом обслуживание системы.
По словам представителей, Inspur в современных серверах расстояние между модулями памяти составляет всего 7,5 мм. Это на 30% меньше, чем в эпоху оперативной памяти DDR3, которая активно применялась в период с 2007 по 2015 годы (10,7 мм). В Inspur утверждают, что в таких крошечных пространствах воздушное охлаждение нецелесообразно.
«Сэндвич»-структура, в которой охлаждаемые жидкостью холодные пластины действуют как тепловые рассеиватели, установленные между модулями памяти, реализуема. Но ее сложно реализовать в имеющемся пространстве. Потребуются более тонкие охлаждающие пластины, что может усложнить производство и снизить структурную целостность, повышая риск поломки. «Сэндвич»-структуру сложнее устанавливать и обслуживать, что увеличивает риск повреждения.
Вдохновившись конструкцией железнодорожных шпал, китайцы решили использовать модули памяти с алюминиевыми радиаторами и тепловыми трубками, которые похожи на шпалы и укладываются на “рельсы” из охлаждающих пластин на обоих концах. Тепловые трубки и алюминиевые радиаторы передают тепло от памяти к охлаждающим пластинам, ввиду чего отпадает необходимость в «сэндвич»-структуре.
Каждый модуль памяти имеет собственную отдельную алюминиевую пластину для рассеивания тепла, которую можно снять как единое целое. Это значительно повышает удобство “горячей замены” модулей. Данная конструкция имеет некоторые дополнительные преимущества, включая уменьшение количества точек сварки, что снижает риск утечки.
Ранее компания Inspur модернизировала свои производственные линии для тестирования и сборки серверов с жидкостным охлаждением. Благодаря этим обновлениям производственных мощностей заводы Inspur теперь могут ежегодно изготавливать более 300 тыс. серверов с жидкостным охлаждением.
Компания Molex предоставила оптические проходные адаптеры VaporConnect Optical Feedthrough, оптимизированные для систем двухфазного иммерсионного охлаждения серверов. Полностью герметичные модули упрощают соединения между оптическими приемопередатчиками, содержащимися внутри резервуаров для погружного охлаждения, и кабельной инфраструктурой вне таких резервуаров. При изготовлении устройств используется технология оптических схем Molex FlexPlane, что упрощает процесс интеграции и допускает работу по принципу plug-and-play.
Устройства Molex VaporConnect Optical Feedthrough крепятся непосредственно к иммерсионным резервуарам, позволяя заменять оптические трансиверы (приемопередатчики) и сетевую кабельную инфраструктуру без изменения механических интерфейсов или влияния на содержимое резервуара.
Уплотнительная прокладка поставляется с каждым модулем VaporConnect, который тщательно тестируется с использованием стандартного для отрасли испытания на утечку гелия, чтобы гарантировать надежную герметизацию со стенкой резервуара. Это также гарантирует плавный переход от серверных линейных карт внутри резервуара к внешней кабельной инфраструктуре. Проводится тестирование на соответствие отраслевому стандарту GR-1435-CORE. Референтные конструкции для новых модулей поступят в продажу в 1 квартале 2025 года.
Компания K&N Filtration совместно с технологическим гигантом Apple разработала экологически безопасное решение для фильтрации воздуха в ЦОД. Продукт уже много лет применяется в дата-центрах Apple, позволив “яблочной компании” добиться ощутимой экономии на эксплуатации вычислительной инфраструктуры. Теперь K&N Filtration планирует вывести это решение на мировой рынок, предлагая его другим операторам ЦОД.
Воздушные фильтры для дата-центров могут быть изготовлены из разных синтетических материалов, устойчивых к влаге и росту микроорганизмов. Учитывая, что их задача — улавливать грязь, эти фильтр имеют ограниченный срок годности. Каждый год их выбрасывают тысячами. Это увеличивает и без того значительный “углеродный след”, который операторы большинства дата-центров стремятся сократить. Чтобы решить проблему за счет перехода на многоразовые версии, корпорация Apple обратилась к фирме K&N, которая ранее выпускала только системы фильтрации воздуха для транспорта.
Партнеры разработали синтетический материал, который не требует смазки или каких-либо химикатов в процессе мытья и подготовки к повторному использованию. В K&N не вдаются в подробности о том, из какого материала изготавливается фильтр, но отмечают, что он задерживает пыль и другие частицы на своей поверхности, а не внутри волокон, как, например, хлопковые фильтры. Это облегчает его очистку. Фильтры можно мыть с помощью обычного шланга с холодной водой под низким давлением. Они очищаются за 30–90 секунд. Процесс может занять больше времени – в зависимости от того, что находится в воздухе.
Конструкция, которая якобы может служить до 15 лет, была доведена до совершенства в рамках многолетнего партнерства с Apple, которая обратилась к компании K&N еще в 2019 году. Apple утверждает, что этот продукт вносит ощутимый вклад в минимизацию вредных выбросов. Он помог корпорации избежать отправки 25 тонн использованных фильтров на свалку в год. Кроме того, на 35% сократилось потребление электроэнергии вентиляторами.
Компания Jabil Inc. объявила о приобретении поставщика теплохладотехники Mikros Technologies, специализирующегося на решениях в области жидкостного охлаждения и управления температурным режимом. Вендор также производит автоматизированное испытательное оборудование для полупроводников, систем накопления энергии и электромобилей.
Финансовые и другие подробности сделки не разглашаются. Но ожидается, что технологии и продукты Mikros Technologies помогут Jabil Inc. в расширении ассортимента. Это, в частности, поможет компании удовлетворить растущий спрос со стороны операторов дата-центров и OEM-производителей оборудования.
