Revolusi teknologi pendingin cair di pusat data
Dengan perkembangan teknologi yang inovatif seperti AI, komputasi awan, dan data besar, pusat data dan peralatan komunikasi, sebagai infrastruktur informasi, melakukan semakin banyak komputasi. Dengan pesatnya peningkatan daya komputasi di pusat data, kepadatan daya kabinet tunggal pun meningkat, sehingga menuntut efisiensi pembuangan panas yang lebih tinggi. Di sisi lain, berdasarkan kebijakan “karbon ganda”, pusat data, sebagai “konsumen energi utama”, diharuskan untuk terus mengurangi indikator PUE guna menurunkan konsumsi listrik pada sistem pendingin. Namun, pendingin udara tradisional tidak lagi dapat memenuhi persyaratan pembuangan panas di atas, dan teknologi pendingin cair telah bermunculan.
GPU pusat data teratas yang tersedia di pasaran 10 tahun lalu adalah NVIDIA K40, dengan daya desain termal (TDP) sebesar 235W. Saat NVIDIA merilis A100 pada tahun 2020, TDP-nya mendekati 400W, dan dengan chip H100 terbaru, TDP melonjak hingga 700W. Konsumsi daya desain termal dari satu chip AI berperforma tinggi telah mencapai 1000W. Dapat dipahami bahwa Intel sedang mengembangkan chip yang mungkin mencapai 1,5kW. Persaingan dalam kecerdasan buatan pada akhirnya berujung pada persaingan dalam daya komputasi, dan hambatan utama bagi chip komputasi tinggi adalah kemampuan pembuangan panasnya. Ketika TDP chip melebihi 1000W, teknologi pendingin cair harus diterapkan.
Teknologi pendingin cair dapat secara efektif memecahkan masalah penerapan kepadatan tinggi dan panas berlebih lokal di ruang komputer, di antaranya pendingin cair perendaman memiliki keunggulan luar biasa dalam pembuangan panas dan penghematan energi. Pendinginan cairan perendaman adalah metode pendinginan cairan kontak langsung yang khas, di mana perangkat elektronik direndam dalam cairan pendingin, dan panas yang dihasilkan langsung ditransfer ke cairan pendingin dan dialirkan melalui sirkulasi cairan. Pendinginan cairan perendaman dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: pendinginan cairan perendaman satu fasa dan pendinginan cairan perendaman perubahan fasa, bergantung pada apakah cairan pendingin yang digunakan akan mengalami perubahan keadaan selama pendinginan perangkat elektronik. Keuntungan dari fase tunggal adalah biaya penerapan dan biaya media pendingin lebih rendah, dan tidak ada risiko meluapnya cairan pendingin; Keuntungan dari perubahan fase terletak pada kapasitas dan batas pembuangan panasnya yang lebih tinggi, namun masih tertinggal dari fase tunggal dalam hal biaya dan kematangan teknologi.
Pendinginan perendaman satu fase memberikan solusi menarik bagi pusat data yang mencari manajemen termal yang efisien dan andal. Dalam metode ini, komponen IT direndam seluruhnya dalam cairan isolasi yang diformulasikan khusus. Cairan ini langsung menyerap panas dari server, serupa dengan pendinginan perendaman dua fase. Berbeda dengan sistem dua fasa, pendingin satu fasa tidak mendidih atau mengalami transisi fasa. Itu tetap cair selama seluruh proses pendinginan. Cairan isolasi yang dipanaskan bersirkulasi melalui penukar panas di dalam unit distribusi pendingin (CDU). Penukar panas ini mentransfer energi panas ke media pendingin independen, biasanya sistem air loop tertutup. Cairan isolasi yang didinginkan kemudian dipompa kembali ke tangki perendaman untuk menyelesaikan siklus pendinginan.
Dalam sistem pendingin perendaman dua fase, komponen elektronik direndam dalam wadah cairan penghantar panas terisolasi, yang memiliki konduktivitas termal jauh lebih baik daripada udara, air, atau minyak. Perbedaan antara pendinginan cairan perendaman dua fase adalah bahwa cairan pendingin mengalami transisi fase. Jalur perpindahan panas dari pendingin cairan imersi dua fasa pada dasarnya sama dengan pendingin cair imersi satu fasa, dengan perbedaan utama adalah bahwa pendingin sisi sekunder hanya bersirkulasi di area internal ruang imersi, dengan bagian atas ruang pencelupan menjadi zona gas dan bagian bawah menjadi zona cair; Peralatan IT terendam seluruhnya dalam cairan pendingin dengan titik didih rendah, yang menyerap panas dari peralatan dan mendidih. Pendingin gas bersuhu tinggi yang dihasilkan melalui penguapan, karena kepadatannya yang rendah, secara bertahap berkumpul di bagian atas ruang perendaman dan menukar panas dengan kondensor yang dipasang di bagian atas, mengembun menjadi cairan pendingin bersuhu rendah. Kemudian mengalir kembali ke bagian bawah ruangan di bawah aksi gravitasi, mencapai pembuangan panas untuk peralatan IT.
Dalam proses pengembangan inovatif teknologi pembuangan panas, baik itu chip atau perangkat elektronik, volume, biaya desain, keandalan, dan aspek produk lainnya merupakan ambang batas yang tidak dapat dihindari oleh perusahaan. Ini juga merupakan masalah yang harus diseimbangkan dan dipecahkan oleh teknologi pembuangan panas. Teknologi kombinasi yang berbeda dapat digunakan untuk mengembangkan produk untuk berbagai bahan pembuangan panas, teknologi, dan skenario aplikasi, guna menemukan solusi optimal untuk pola saat ini.
