Tankios AI sistemos išskiria daugiau šilumos mažesnėje erdvėje. Skystas aušinimas priartina šilumos pašalinimą prie jos šaltinio, tačiau taip pat keičia spintą, pastatą ir priežiūros planą.
Dirbtinio intelekto serveriai kiekvienoje spintoje sutelkia daugiau skaičiavimo galios, nei įprasti duomenų centrai buvo suprojektuoti aušinti.
Oras išlieka veiksmingas daugelyje sistemų. Esant labai dideliam spintų tankiui, tiekti pakankamai oro tampa sudėtinga, triukšminga ir imlu energijai. Skystas aušinimas pašalina šilumą arčiau lustų ir gali palaikyti daug didesnio tankio aparatinę įrangą.
Štai kodėl skystas aušinimas iš specializuotos didelio našumo skaičiavimo technologijos tampa įprasta AI infrastruktūros dalimi.
AI pakeitė vienoje vietoje esančios šilumos kiekį
Tradicinėje serverių spintoje gali būti daug palyginti kuklių sistemų. AI spintoje gali būti glaudžiai sujungti spartintuvai, CPU, atmintis, tinklo ir maitinimo įranga, nuolat veikiantys esant didelei apkrovai. Problema yra ne tik bendras šilumos kiekis. Ji sutelkta nedideliame fiziniame tūryje. Open Compute Project darbuose padidėjusi lustų galia, sistemų tankis ir veikimo efektyvumas įvardijami kaip skysto aušinimo taikymą skatinantys veiksniai. Dabartiniai jo aušinimo darbai apima šaltąsias plokšteles, aušinimo skysčio paskirstymo įrenginius, panardinimą, galinių durelių šilumokaičius ir šilumos pakartotinį panaudojimą.
Pastato ir kompiuterio nebegalima projektuoti atskirai.
Kodėl skystis efektyviau pašalina šilumą
Aušinant šiluma iš elektroninių komponentų perduodama kitai terpei ir perkeliama kitur. Oras turi keletą pranašumų:
- jis jau yra
- nuotėkiai nekelia rūpesčių
- sistemos yra gerai žinomos
- o įprastus serverius galima lengvai prižiūrėti.
Jo trūkumas - maža šiluminė talpa ir tankis. Dideliems šilumos kiekiams pernešti reikia didelių ventiliatorių ir didelių kondicionuoto oro srautų. Skystis gali pernešti gerokai daugiau šilumos naudodamas daug mažesnį srautą. Naudojant tiesioginį aušinimą iki lusto, skystis paprastai nesiliečia su atvira elektronika. Jis teka per sandarias šaltąsias plokšteles, pritvirtintas prie labiausiai kaistančių komponentų. Taip aušinimo kelias priartėja prie vietos, kurioje išskiriama šiluma.
Tiesioginis lusto aušinimas
Tiesioginis lusto aušinimas yra geriausiai matomas DI aušinimo būdas. Šaltoji plokštelė pritvirtinama prie tokių komponentų kaip GPU arba CPU. Aušinimo skystis teka jos viduje esančiais kanalais ir sugeria šilumą. Įšilęs skystis teka į aušinimo skysčio paskirstymo įrenginį, arba CDU. CDU reguliuoja srautą, slėgį ir šilumos mainus tarp technologinės įrangos aušinimo kontūro ir platesnės infrastruktūros aušinimo sistemos. Supaprastinta eiga:
- lustas išskiria šilumą
- šaltoji plokštelė sugeria ją
- aušinimo skystis išneša ją iš serverio
- CDU perduoda ją į infrastruktūros kontūrą
- įrenginys pašalina arba pakartotinai panaudoja šilumą.
Ventiliatoriai vis tiek gali aušinti komponentus, neprijungtus prie šaltųjų plokštelių. „Skysčiu aušinama“ nebūtinai reiškia visiškai beventiliatorį stelažą.
Pranašumai
- didelį šilumos pašalinimą arti šaltinio
- didesnį stelažų tankį
- mažesnę priklausomybę nuo didžiulių oro kiekių judinimo
- galimybę naudoti šiltesnį vandenį
- ir lengvesnį šilumos panaudojimą.
Iššūkiai
- siurblius, vamzdžius, jungtis ir stebėjimo sistemas
- nuotėkio prevenciją ir aptikimą
- infrastruktūros pakeitimus
- aušinimo skysčio suderinamumą
- techninės priežiūros mokymus
- ir skysčiu prijungtos aparatinės įrangos aptarnavimo procedūras.
Aušinimo sistema tampa serverio pasiekiamumo užtikrinimo sprendimo dalimi.
Panardinamasis aušinimas
Panardinamasis aušinimas reiškia, kad aparatinė įranga panardinama į dielektrinį skystį, kuris nepraleidžia elektros taip, kaip įprastas vanduo.
Šiluma tiesiogiai perduodama iš komponentų į juos supantį skystį.
Yra du pagrindiniai būdai.
Vienos fazės panardinamasis aušinimas
Skystis išlieka skystas ir cirkuliuoja per šilumokaitį.
Dviejų fazių panardinamasis aušinimas
Skystis užverda kontroliuojamoje temperatūroje, tada kondensuojasi ir grįžta į rezervuarą. Panardinamasis aušinimas gali aušinti didelę sistemos dalį ir panaikinti daugelio serverių ventiliatorių poreikį. Jis taip pat iš esmės keičia beveik viską, kas susiję su įrengimu ir aptarnavimu. Technikai dirba su rezervuarais, o ne įprastomis stelažinėmis spintomis. Komponentai, kabeliai, etiketės ir medžiagos turi būti suderinami su skysčiu. Techninės įrangos keitimui ir taršos kontrolei reikia kitokių procesų. Panardinamasis aušinimas yra veiksmingas, tačiau tai ne visada paprasčiausias pasirinkimas.
Aušinimas šiltu vandeniu skamba neteisingai, bet gali taupyti energiją
Aušinimo skystis žmogui neprivalo atrodyti šaltas. Svarbu, ar jis išlieka pakankamai vėsus, kad sugertų lustų skleidžiamą šilumą. Kai kurios dabartinės AI platformos sukurtos veikti su palyginti aukšta tiekiamo aušinimo skysčio temperatūra. Pavyzdžiui, NVIDIA savo „Vera Rubin“ visai spintelei skirtoje platformoje aprašo tiesioginį aušinimą šiltu vandeniu, kurio temperatūra gali siekti 45 °C. Šiltesnis aušinimo vanduo tinkamomis klimato sąlygomis gali sumažinti arba visiškai panaikinti kompresorinio šaldymo poreikį, nes šilumą pašalinti gali padėti lauko oras.
Be to, tai padaro perteklinę šilumą naudingesnę. Drungno oro srautą sunku panaudoti pakartotinai. Kontroliuojamas šilto vandens kontūras gali būti naudojamas:
- pastatų šildymui
- centralizuotuose šilumos tinkluose
- buitinio karšto vandens pašildymui
- arba pramonės procesuose.
Pakartotinis šilumos panaudojimas vis tiek priklauso nuo vietos, temperatūros, infrastruktūros ir netoliese esančio šilumos vartotojo.
Ar aušinimas skysčiu taupo vandenį?
Ne automatiškai. Skysčiu aušinamo serverio kontūras gali būti uždaras, todėl tas pats aušinimo skystis cirkuliuoja pakartotinai. Įrenginyje kitur šilumai pašalinti vis tiek gali būti naudojamos garinimo sistemos. Kitoje vietoje gali būti naudojami sausojo aušinimo įrenginiai ir sunaudojama mažai vandens, tačiau tam tikromis sąlygomis gali būti suvartojama daugiau elektros energijos. Tinkamai lyginant reikia įvertinti: aušinimo kontūro konstrukciją, vietos klimatą, vandens šaltinį, šilumos pašalinimo sistemą, elektros energiją ir pakartotinį šilumos panaudojimą. „Aušinimas skysčiu“ ir „didelis vandens suvartojimas“ nėra sinonimai. Taip pat aušinimas skysčiu automatiškai nereiškia, kad vanduo nenaudojamas.
Kodėl aušinimas oru neišnyks
Daugumai kompiuterinės įrangos nereikia skysčiu aušinamos infrastruktūros, pritaikytos visai spintelei. Aušinimas oru išlieka patrauklus mažesnio tankio spintelėse, esamuose įrenginiuose, bendrosios paskirties duomenų saugyklose ir tinklo įrangoje, periferinėse vietose bei sistemose, kur svarbiau paprastumas nei maksimalus tankis. Tikėtina, kad hibridinės konstrukcijos išliks įprastos. GPU ir CPU gali būti aušinami šaltosiomis plokštelėmis, o mažesnės galios komponentai ir patalpa - oru. Prie galinės sienelės montuojami šilumokaičiai gali surinkti oru aušinamų spintelių šilumą, neperprojektuojant kiekvieno serverio. Pereinama ne nuo visiško aušinimo oru prie visiško aušinimo skysčiu. Skystis naudojamas ten, kur dėl šilumos tankio aušinimas oru tampa neefektyvus ar nepraktiškas.
Veiklos rizika yra reali
Skysčių aušinimas sukuria naujų gedimo scenarijų: nuotėkius, siurblio gedimą, užsikimšusį srautą, koroziją, nesuderinamas medžiagas, įstrigusį orą, kondensatą prastai kontroliuojamose sistemose ir klaidas atliekant techninę priežiūrą. Gerose konstrukcijose naudojamos: stebimos greitojo atjungimo jungtys, nuotėkio aptikimas, atsarginiai siurbliai, slėgio kontrolė, suderinamas aušalas ir medžiagos bei aiškūs techninės priežiūros procesai. Standartas nėra „skystis niekada neprateka“. Standartas yra toks, kad sistema aptiktų gedimus ir juos suvaldytų nepažeisdama brangios įrangos ir nenutraukdama platesnės paslaugos.
Tai keičia ir naudotos techninės įrangos rinką
Skysčiais aušinamą duomenų centro techninę įrangą gali būti ne taip paprasta pritaikyti kitur. Naudotas spartintuvas gali priklausyti nuo: konkrečios šaltosios plokštelės, kolektoriaus, stovo, aušalo specifikacijos, maitinimo architektūros ir didelės spartos sujungimo. Įprastą PCIe kortelę dažnai galima perkelti tarp suderinamų serverių. Skysčiais aušinamas modulio masto stovas gali būti neatsiejamas nuo jo platformos ekonomikos. Todėl modelio identifikavimas ir sistemos kontekstas tampa svarbesni perparduodant.
Vertingu objektu gali būti visa dėklo arba stovo konfigūracija, o ne vien spartintuvas.
Esminis pokytis
Skysčių aušinimas populiarėja ne todėl, kad aušinimas vandeniu atrodo pažangiai. Jis tampa būtinas, nes DI sistemos mažesnėje erdvėje sutelkia daugiau galios ir išskiria daugiau šilumos. Aušinimo sistema dabar turi įtakos:
- kiek skaičiavimo galios telpa pastate
- kur galima įrengti duomenų centrą
- kaip efektyviai ji veikia
- kaip prižiūrima techninė įranga
- ir nuo to, ar atliekinę šilumą galima panaudoti pakartotinai.
Naujos kartos DI našumas priklauso ne tik nuo lustų. Jis priklauso nuo to, ar pastatas gali juos aprūpinti energija ir aušinti. GPUsed tvarko įmonių, darbo stočių ir duomenų centrų techninę įrangą, įskaitant specializuotus DI spartintuvus ir GPU.