Podcast nr 139: Chłodzenie zanurzeniowe w stylu Valvoline

Brian i zespół StorageReview udali się do Lexington w stanie Kentucky, aby spotkać się z ekipą Valvoline zajmującą się chłodzeniem zanurzeniowym, aby omówić praktyczne, techniczne i środowiskowe aspekty chłodzenia zanurzeniowego i bezpośredniego chłodzenia chipów. Podkreślili znaczenie kompatybilności materiałowej, opracowywania standardów branżowych oraz ciągłych prac badawczo-rozwojowych Valvoline nad tworzeniem płynów, które są bardziej zrównoważone i efektywne dla branży centrów danych.

Gospodarze z wielką uprzejmością oprowadzili gości po siedzibie Valvoline, prezentując kilka wyjątkowych ciekawostek historycznych, a następnie obejrzeli wystawione samochody wyścigowe. Brian, prawdziwy fan motoryzacji, był w siódmym niebie.

Brian został wyciągnięty z samochodów wyścigowych i usiadł, aby porozmawiać z dr. Z. George'em Zhangiem, wiceprezesem ds. badań i rozwoju w Valvoline Global, na temat obecnych i przyszłych trendów w dziedzinie chłodzenia immersyjnego.

Dr Zhang pracuje w Valvoline od ponad 26 lat i cieszy się dużym szacunkiem w środowisku producentów układów chłodzenia cieczą. Niedawno dołączył do Rady Doradczej targów North America Lubricant Expo i Bearing Show.

Jest certyfikowanym specjalistą ds. smarowania (CLS) i analitykiem monitoringu oleju (OMA I). Dr Zhang jest wynalazcą lub współwynalazcą 8 patentów amerykańskich i autorem 49 recenzowanych publikacji.

W obliczu całego szumu wokół chłodzenia cieczą, ten podcast to pozycja obowiązkowa dla każdego, kto interesuje się technologią chłodzenia zanurzeniowego. Jeśli masz mało czasu, podzieliliśmy go na pięciominutowe segmenty, aby ułatwić Ci poruszanie się w tym ważnym temacie.

0:00 – 5:00

• Wprowadzenia i tła: Brian przedstawia dr. George’a Zhanga z Valvoline, który przedstawia długą historię Valvoline w dziedzinie środków smarnych dla motoryzacji oraz innowacji (takich jak oleje o długim okresie eksploatacji i MaxLife).
• Olej silnikowy jako inżynieria: Omawiamy, jak często ludzie pomijają złożoność oleju silnikowego. Chodzi nie tylko o smarowanie, ale także o czyszczenie, uszczelnianie i przenoszenie ciepła.
• Równoległości w przenoszeniu ciepła: Dr Zhang wyjaśnia, w jaki sposób wiedza specjalistyczna z zakresu zarządzania ciepłem w pojazdach przekłada się na chłodzenie centrów danych, zwłaszcza że centra te są narażone na ogromne obciążenia cieplne ze strony wydajnych procesorów graficznych (GPU).
• Zużycie energii w centrum danych: Ciekawostka: Zużycie energii przez ChatGPT w 2024 r. jest porównywalne z zużyciem całej Irlandii, co pokazuje skalę konieczności zarządzania ciepłem.

5:00 – 10:00

• Różnice o znaczeniu krytycznym dla misji: Centra danych, w przeciwieństwie do samochodów, działają 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, dlatego dostępność i stabilność mają kluczowe znaczenie; należy jednak pamiętać, że środowisko, w którym pracują, jest mniej agresywne pod względem chemicznym niż środowisko silników samochodowych.
• Kompatybilność materiałowa: Sprzęt w centrach danych wykorzystuje różne metale, tworzywa sztuczne i etykiety, różniące się od tych stosowanych w samochodach, co sprawia, że ​​kompatybilność z płynami jest kluczowa. Etykiety i tworzywa sztuczne mogą ulec zniszczeniu w warunkach chłodzenia zanurzeniowego.
• Czystość i czystość: W przypadku chłodzenia bezpośrednio na chipie czystość płynu ma kluczowe znaczenie, ponieważ maleńkie kanaliki w płytach chłodzących mogą się łatwo zatykać, co wpływa na wydajność chłodzenia.
• Segmenty chłodzenia: Chłodzenie powietrzne nadal dominuje, ale chłodzenie cieczą (bezpośrednio do układu scalonego i zanurzeniowe) zyskuje na popularności. Valvoline działa w obu tych obszarach, koncentrując się na swoim płynie PG 25 do bezpośredniego chłodzenia układu scalonego.

10:00 – 15:00

• Różnicowanie techniczne: Nie wszystkie płyny PG 25 są takie same. Opatentowana formuła Valvoline wykorzystuje dodatki o niskiej zawartości części stałych i na bazie cieczy, aby zapobiegać tworzeniu się osadów i mostków solnych.
• Monitorowanie stanu: Valvoline wykorzystuje swoją wiedzę specjalistyczną w dziedzinie motoryzacji, aby pomóc klientom monitorować stan płynów i układów, wspierając w ten sposób globalne łańcuchy dostaw.
• Złożoność ekosystemu: Chłodzenie cieczą wymaga współpracy wielu partnerów, w tym dostawców serwerów, producentów przewodów i płyt chłodzących, dostawców szybkozłączek i wielu innych. Współpraca i komunikacja są kluczowe, aby uniknąć wzajemnego obwiniania się w przypadku problemów.
• Jakość wody i czujniki: Centrom danych często brakuje wiedzy specjalistycznej w zakresie jakość wody, dlatego Valvoline współpracuje z producentami czujników, aby umożliwić monitorowanie w czasie rzeczywistym właściwości płynu, np. mętności i przewodności.

15:00 – 20:00

• Integracja czujnika: Przyszłość będzie wprowadzić więcej czujników do pętli chłodzących w celu wcześniejszego wykrywania problemów, potencjalnie nawet na poziomie złącza lub płyty chłodzącej.
• Przyjęcie na rynek: Większość amerykańskich centrów danych stosuje chłodzenie płytowe/bezpośrednio na chipie, ponieważ można je modernizować, natomiast chłodzenie zanurzeniowe wymaga nowej infrastruktury.
• Zalety chłodzenia zanurzeniowego: Zanurzenie pozwala na schłodzenie 100% podzespołów i jest znacznie bardziej wydajne w przekazywaniu ciepła niż powietrze, ale wymaga ostrożnego ruchu płynu, aby uniknąć gorących punktów.
• Przewodność cieplna: Płyny immersyjne (węglowodory) wybierane są ze względu na ich niska przewodność elektryczna (właściwości dielektryczne), umożliwiająca bezpieczne zanurzanie urządzeń elektronicznych.

20: 00-25: 00

• Chłodzenie zanurzeniowe w praktyce: Omówienie różnych konfiguracji chłodzenia zanurzeniowego, takich jak chłodzenie zbiornikowe (serwery zanurzone pionowo) i ich wpływ na wydajność energetyczną (PUE na poziomie 1.03–1.04, znacznie lepsze niż chłodzenie powietrzne).
• Niezawodność komponentów: Chłodzenie zanurzeniowe może znacząco zmniejszyć awaryjność podzespołów takich jak pamięć RAM, pamięć masowa, procesory i karty graficzne. Wiąże się ono jednak z nowymi wyzwaniami operacyjnymi., takie jak podnoszenie serwerów za pomocą dźwigów i radzenie sobie z wyciekami oleju.
• Chemia płynów: Valvoline używa czystych płynów węglowodorowych do zanurzania – bez fluoru i chloru, tylko węgiel i wodór. Zapewnia to obojętność chemiczną porównywalną z powietrzem i zapobiega reaktywności z komponentami serwera.
• Kompatybilność materiałowa: Wczesne lekcje obejmowały problemy z kablami, etykietami i tworzywami sztucznymi nieprzeznaczonymi do użytku z olejów, takich jak wypłukiwanie barwników, odpadanie etykiet i kruchość tworzyw sztucznych. Testowanie zgodności jest obecnie priorytetem.

25: 00-30: 00

• Standardy branżowe i współpraca: Valvoline współpracuje z OCP (Open Compute Project) i ASHRAE w celu opracowania i przestrzegania list zgodności materiałowej dla płynów immersyjnych i bezpośrednio do układów scalonych. Listy te pomagają klientom w wyborze odpowiednich materiałów do chłodzenia cieczą.
• Sieci i integralność sygnału: CIstnieją pewne wątpliwości dotyczące szybkich sieci i transmisji światła przez ropę naftową; jednak większość producentów sprzętu przenosi obecnie przełączniki poza płyn. Valvoline nie zaobserwował poważnych problemów z sygnałem, ale w razie potrzeby może dostosować właściwości dielektryczne płynu.
• Postrzeganie branży: Valvoline jest często nazywany na konferencjach IT „specjalistą od samochodów”, ale firma podkreśla swoją wiedzę specjalistyczną w zakresie wymiany ciepła i chemii, co ma bezpośrednie znaczenie w chłodzeniu centrów danych.
• Grupy robocze OCP: W OCP istnieją oddzielne grupy zajmujące się chłodzeniem zanurzeniowym i chłodzeniem bezpośrednio na chipie, co pokazuje, że branża coraz poważniej podchodzi do kwestii chłodzenia cieczą.

30: 00-35: 00

• Alternatywne projekty zanurzenia: Omówienie „precyzyjnego zanurzenia”, takiego jak podejście firmy Isotope, gdzie płyn jest rozpylany bezpośrednio na gorące komponenty w szafie rack, co pozwala na mniejsze zużycie płynu i łatwiejszą modernizację. Takie rozwiązania mogą być bardziej energooszczędne i pasować do standardowych szaf rack.
• Zakres komponentów: Precyzyjne zanurzenie gwarantuje, że wszystkie komponenty, iw tym te, które nie generują dużej ilości ciepła, takie jak kondensatory i tranzystory, są skutecznie chłodzone, co potencjalnie zwiększa ogólną niezawodność.
• Chłodzenie wielofazowe: Chłodzenie wielofazowe (dwufazowe) wykorzystuje ciepło parowania dla zwiększenia wydajności; jednak używane płyny często zawierają PFAS („wieczne chemikalia”), które są szkodliwe dla środowiska. Valvoline unika ich ze względu na zrównoważony rozwój.
• Złożoność systemu: Systemy wielofazowe wymagają szczelnych środowisk, aby zapobiec ucieczce gazu, co zwiększa złożoność i ryzyko.

35:00–37:00 (koniec)

• Badania i rozwój płynów oraz przyszłe kierunki rozwoju: W przypadku płynów immersyjnych firma Valvoline prowadzi badania nad sposobami ich zmniejszenia jego ślad węglowy, w tym węglowodory pochodzenia biologicznego, chociaż stanowią one wyzwanie ze względu na obecność wiązań podwójnych i wyższe koszty.
• PG 25 (bezpośrednio na chipie) Zrównoważony rozwój: PG 25 jest obecnie pochodną ropę naftową, ale dostępne są również opcje roślinne, choć droższe. Valvoline bada sposoby, aby uczynić je bardziej opłacalnymi i zrównoważonymi.
• Chemia ma znaczenie: Wiedza z zakresu chemii jest coraz bardziej niezbędna dla specjalistów IT pracujących z zaawansowanymi systemami chłodzenia systemy, zgodność, właściwości cieczy i wpływ na środowisko – wszystkie te kwestie zależą od gruntownej znajomości chemii.
• Testy laboratoryjne: Valvoline przeprowadza szeroko zakrojone testy wewnętrzne w celu sprawdzenia kompatybilności, wydajności i efektywności systemu, zarówno w przypadku układów chłodzenia zanurzeniowego, jak i zamkniętego.