Согласно прогнозу консалтинговой компании ABI Research, к 2030 году число дата-центров в мире удвоится, а энергопотребление серверного охлаждения увеличится трехкратно — с 300 ТВт*ч в 2023 году до 900 ТВт*ч к концу десятилетия. В связи с этим возникает острая потребность во все более эффективном охлаждающем оборудовании для ЦОД.
По оценкам Markets&Markets, оборот мирового рынка оборудования для охлаждения серверов, который в 2023 году составил $12,7 млрд, к 2030 году он вырастет до $29,6 млрд, что соответствует среднегодовому темпу роста в сложных процентах на уровне 12,8%. Чтобы удовлетворить спрос и увеличить рыночную долю, профильные вендоры предлагают все более совершенные продукты. Этим новинкам и другим известиям с рынка охлаждения серверов посвящен отраслевой дайджест.
В ходе выставки-конференции Microsoft Ignite, которая проходила 19-22 ноября 2024 года, корпорация Microsoft представила новые подходы к охлаждению и оптимизации энергопотребления для дата-центров.
В частности, ее инженеры продемонстрировали усовершенствованный теплообменник «sidekick», предназначенный для жидкостного охлаждения серверных стоек. Это решение будет интегрировано в существующие дата-центры, лежащие в основе облачной платформы Azure. Цель – повышение эффективности управления тепловыми нагрузками, которые генерируют мощные GPU-процессоры Nvidia.
В Microsoft пообещали опубликовать спецификации нового теплообменник через репозиторий Open Compute Project, чтобы гарантировать открытый доступ к ним широкому кругу заинтересованных сторон из сектора ЦОД.
Базирующийся в США поставщик систем рекуперации тепла для последующей выработки электроэнергии Infinity Turbine представил необычный тепловой насос для ЦОД. Рабочим телом выступает CO2 (R744). Если точнее, в устройстве в качестве хладагента применяется сверхкритический диоксид углерода.
Сверхкритическое состояние CO2 – совокупность свойств этого вещества, достигаемых при температуре 31,1+ °C и давлении 7,4+ МПа. При достижении этих порогов исчезает граница раздела фаз между жидкой и газовой средой, в результате CO2 превращается в гибрид жидкости и газа.
С точки зрения принципа работы тепловой насос Infinity Turbine относится к категории импульсных (процесс отбора тепла осуществляется не постоянно). Устройство создавалось для эффективного охлаждения дата-центров с мощными графическими процессорами Nvidia A100, которые работают при высоких температурах. Хладагент CO2 хорошо подходит для их обслуживания, одновременно предлагая повышенную экологичность (это холодильный агент природного происхождения). Конструкция без механических компонентов обеспечивает повышенный КПД.
Устройство использует массив струйных (эжекторных) насосов без движущихся частей для каскадной передачи тепла. Находясь в теплообменнике, жидкий CO2 поглощает излишки тепла, генерируемого графическим процессором, нагреваясь до сверхкритического состояния. Затем нагретый CO2 проходит через массив насосов, которые расширяют хладагент, генерируя импульсный перепад давления. Хладагент автоматически охлаждается при падении давления, возвращаясь к жидкой фазе. Используются обратные клапаны (с проходом среды в одном направлении) для предотвращения противодавления.
В Infinity Turbine подсчитали, что благодаря использованию эффекта Джоуля-Томаса тепловой насос на сверхкритическом CO2 может сократить потребление электроэнергии в ЦОД на 50% по сравнению с традиционными методами воздушного или водяного охлаждения. Отсутствие механических компонентов ведет к максимизации долговечности устройства, а также минимизирует необходимость в техобслуживании и сокращает уровень шума при эксплуатации.
Группа ученых из Техасского университета в Остине и Сычуаньского университета в Китае представила новый органический термоинтерфейсный материал. По подсчетам исследователей, их разработка может сократить общемировое энергопотребление систем охлаждения серверов на 13%. Новинка существенно ускоряет удаление тепла от активных электронных компонентов и его перемещение в радиатор для передачи воздуху или воде.
В основе материала лежит коллоидная смесь жидкого металла галинстана и частиц нитрида алюминия. Уникальный принцип объединения компонентов создает градиентную поверхность раздела (gradient interface), что упрощает передачу тепла между двумя веществами.
В ходе лабораторных испытаний исследователям удалось удвоить количество тепла, которое можно удалить с микрочипа, по сравнению с ведущей термопастой, а также снизить общую температуру чипа.
Датская компания Danfoss опубликовала спецификации новых линеек предохранительных клапанов EVR и NRV. Устройства соответствуют стандартам Underwriters Laboratories (UL) по безопасной эксплуатации теплохладотехники, использующей легковоспламеняющиеся хладагенты. В частности, речь о стандартах UL 60335-2-40 и UL 60335-2-89.
Электромагнитные клапаны EVR и обратные клапаны NRV могут эксплуатироваться в тандеме с воспламеняющимися хладагентами классов A2L, A2 или A3. Легковоспламеняющиеся хладагенты эффективно изолируются в случае утечек, снижая потенциальные риски и повышая общую безопасность системы.
Компания Lennox, базирующаяся во Франции и занимающаяся системами отопления и кондиционирования воздуха, создала подразделение по обслуживанию центров обработки данных. Вновь сформированное подразделение будет обслуживать корпоративных клиентов в Европе, на Ближнем Востоке и в Африке.
В его распоряжение поступят производственные мощности в Лионе и Дижоне (Франция), а также в Бургосе (Испания). В ассортимент войдут некоторые продукты, которые будут созданы путем оптимизации для нужд дата-центров уже имеющихся решений Lennox. Остальные продукты будут разработаны “с нуля”. Ожидается, что Lennox предложит операторам ЦОД прецизионные кондиционеры, блоки подготовки воздуха для машзалов, настенные вентиляторные блоки, блоки распределения хладагенты, чиллеры.
Компания Mikros Technologies, которая уже более трех десятилетий поставляет технологии жидкостного охлаждения для аэрокосмической отрасли, недавно была приобретена крупным контрактным производителем Jabil. Последний решил адаптировать продукты Mikros для перспективного рынка дата-центров.
В Mikros Technologies отмечают, что разработки компании позволяют удалять излишки тепла от чипов мощностью 3000 Вт с помощью однофазного охлаждения, что важно с учетом продолжающегося роста мощности графических процессоров. Разработки в области жидкостного охлаждения специалистов этого вендора, основанного в 1991 году, активно применяются на Международной космической станции.
На рынке ЦОД Mikros будет конкурировать с такими поставщиками систем жидкостного охлаждения для серверов как CoolIT, JetCool, Zutacore, Accelsius, Iceotope, Submer, LiquidStack и Asperitas. Jabil поможет Mikros увеличить производственные мощности и нарастить выпуск с нескольких сотен тысяч охлаждающих пластин в год до миллионов, чтобы удовлетворить спрос крупных клиентов.
Главный “козырь” Mikros — это U-образная микроканальная матрица внутри каждой охлаждающей пластины. Каналы идут перпендикулярно поверхности чипа, что позволяет им собирать тепло как при течении охлаждающей жидкости по поверхности, так и на обратном пути вверх по другой стороне U-образной матрицы. Это обеспечивает улучшенную теплопередачу при более низкой скорости потока, чем в случае других решений.
Американская компания Flex приобрела поставщика жидкостного охлаждения серверов JetCool Technologies. Условия сделки не разглашаются. Системы JetCool используют так называемое микроконвективное (microconvective) прямоконтактное жидкостное охлаждение для удаления излишков тепла от микрочипов. Охлаждающая жидкость направляется непосредственно на поверхность чипа. Недавно вендор анонсировал блок распределения хладагента Coolant Distribution Unit (CDU), который может обслуживать стойки с IT-нагрузкой мощностью до 300 кВт.
Ранее компании JetCool и Flex объявили о партнерстве, в рамках которого последняя обязалась организовать выпуск эталонных конструкций вычислительных систем на основе открытых стандартов, включающих решение JetCool SmartPlate для жидкостного охлаждения. Теперь компания Flex, ранее известная как Flextronics, рассчитывает интегрировать эту технологию в свои серверы. Flex считается одной из крупнейших в мире компаний по оказанию услуг в области производства электроники, располагая годовым доходом в размере $26,4 млрд и уступая только тайваньской Pegatron.
Компания Trane представила обновленное семейство решений Trane Climate Changer для дата-центров, призванное удовлетворить потребности операторов ЦОД в более эффективных инструментах для управления тепловым режимом при одновременном сокращении “углеродного следа” инфраструктуры. Помимо сектора ЦОД, продукты могут использоваться на заводах по производству электромобилей и полупроводников.
В частности, компания выпустила обновленный модульный автономный блок Trane SWUD (Self-Contained, Water-Cooled Unitary Device) с водяным охлаждением, компактная конструкция которого упрощает развертывание. Вендор также анонсировал новую версию комплекта программного обеспечения для моделирования TRACE 3D Plus с улучшенной функциональностью.
Базовая модель Trane SWUD комплектуется массивом фанкойлов с производительностью от 1270 до 1700 кубических футов в минуту. Она оснащена эффективными вентиляторами и надежными змеевиками. Конструкция создавалась для легкой установки, интеграции и настройки.
Система поддерживает заданные заказчиком температурные требования и предлагает холодопроизводительность на уровне до 400 киловатт (кВт). Есть функция автоматического переключения на вторичные источники электропитания во время перебоев в электросети. Интегрированный контроллер Symbio 500 с цветным сенсорным дисплеем TD7 упрощает контроль на месте и удаленный доступ.
Базирующаяся в США компания Johnson Controls представила кондиционер для машзалов, разработанный с учетом растущего спроса на экологически чистые технологии в секторе ЦОД. Система York MCV CRAH, которая, как утверждается, была разработана в тесном сотрудничестве с операторами центров обработки данных, имеет компактные размеры и может развертываться по принципу plug-and-play. Использование высокоэффективных двигателей и вентиляторов способствует снижению значений PUE.
Операторам ЦОД доступно несколько модификаций York MCV CRAH, включая устройства с выходной мощностью 30 кВт-60 кВт. Интуитивно понятный сенсорный интерфейс оптимизирует работу, позволяя операторам и инженерам быстро и легко визуализировать и контролировать настройки, устанавливать сигналы тревоги и оценивать производительность.
Австралийская компания DUG, ранее известная как DownUnder GeoSolutions и занимающаяся разработкой дата-центров, развернула в Мэриленде (США) демонстрационный ЦОД с иммерсионным охлаждением. Решение контейнерного типа известно как Nomad. Площадкой для демонстрации прототипа выбран дата-центр компании Adacen в городе Силвер-Спринг.
Модульный ЦОД в 10-футовом контейнере предназначен для размещения IT-оборудования с высокой плотностью мощности. Он оснащен фирменной технологией однофазного иммерсионного охлаждения DUG. Резервуары для погружного охлаждения внутри контейнера вмещают IT-оборудование высотой до 26RU. 4,5-тонный модуль обеспечивает удаление тепла от IT-нагрузки до 40 кВт. В ЦОД подает до 150 кВт электричества по трехфазному каналу. Компания также намерена разработать 20-футовые и 40-футовые варианты.
Фирма DUG была основана в Перте в 2003 году с целью разработке высокопроизводительных вычислительных систем (HPC). Среди клиентов значатся Университет Мердока, Австралийский национальный университет, Университет Западной Австралии, Университет Монаша, судостроительная компания Austal Australia, австралийское исследовательское агентство CSIRO, криптофирма HODL Ranch и ряд нефтегазовых компаний.
Компания Delta Electronics представила на выставке SC24 ряд новых решений для управления температурой в ЦОД. Краткая информация о новинках:
Компания Iceotope Technologies объявила о запуске сервера с прецизионным жидкостным охлаждением KUL AI, предназначенного для обслуживания искусственного интеллекта. KUL AI — это вычислительный узел с 8 GPU, в котором используются серверная система Gigabyte G293 и технология жидкостного охлаждения Iceotope Precision Liquid Cooling. Устройство работает на базе процессоров Intel Xeon Scalable. Сервер имеет аккредитацию NVIDIA Certified-Solutions и оптимизирован для охлаждения с использованием диэлектрических жидкостей.
KUL AI – часть линейки KUL компании Iceotope. В нем используется технология Precision Liquid Cooling. Этот метод обеспечивает равномерное охлаждение всех теплогенерирующих компонентов, снижает зависимость от дополнительного воздушного охлаждения и способствует более простому развертыванию с уменьшенным потреблением электроэнергии. Обещано сокращение потребления электроэнергии на 40% и снижение водопотребления на 96% по сравнению со стандартными аналогами.
Компания Nvidia объявила о результатах партнерства с поставщиком вспомогательного оборудования для дата-центров Vertiv. Представлена совместно разработанная эталонная архитектура жидкостного охлаждения для вычислительных узлов на базе графических процессоров, обслуживающих ИИ (искусственный интеллект). Такие системы, как правило, генерируют огромное количество тепла.
Партнеры сотрудничают с марта 2024 года, когда Vertiv стала консультантом в рамках партнерской сети Nvidia Partner Network (NPN). Совместная разработка допускает использование жидкостного охлаждения при плотности мощности IT-нагрузки до 132 кВт на стойку. Архитектура направлена на оптимизацию скорости развертывания вычислительных узлов, их производительности, отказоустойчивости, стоимости, энергоэффективности и масштабируемости.
Vertiv утверждает, что благодаря использованию предварительно настроенных модулей и заводской интеграции удается развертывать инфраструктуру на 50% быстрее, чем при сборке на месте (непосредственно в ЦОД).
