Mieliśmy wyjątkową okazję odwiedzić siedzibę Chilldyne w Kalifornii i dogłębnie przyjrzeć się ich przełomowej technologii i fascynującej historii firmy. Chilldyne, w obecnej formie, powstało dzięki finansowaniu z programu ARPA-E COOLERCHIPS , ale szczyci się korzeniami w przemyśle lotniczym, a konkretnie w nauce o rakietach. Firma posiada liczne patenty związane z projektowaniem silników rakietowych, koncentrując się na utrzymywaniu niskiej temperatury gorących dysz rakietowych i optymalizacji systemu dostarczania paliwa. Co ciekawe, konstrukcja jednostek dystrybucji chłodzenia Chilldyne (CDU) oparta jest na technologii pomp paliwa rakietowego. Ich laboratorium to raj dla nerdów, łączące inżynierię rakietową, chemię i szaloną naukę.
Program ARPA-E COOLERCHIPS ( Cooling Operations Optimized for Leaps in Energy, Reliability , and Carbon Hyperefficiency in Information Processing System) to inicjatywa Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych – Energia (ARPA-E) mająca na celu poprawę efektywności energetycznej centrów danych . Program koncentruje się na rozwoju zaawansowanych technologii chłodzenia w celu zmniejszenia zużycia energii i zwiększenia niezawodności centrów danych. Poprzez promowanie innowacji w systemach chłodzenia, COOLERCHIPS ma na celu zaspokojenie rosnącego zapotrzebowania na energię centrów danych, poprawę ich wydajności operacyjnej i minimalizację śladu węglowego.
Nauka o rakietach w centrum danych
Obciążenia AI i HPC o wysokiej gęstości generują duże zużycie energii, co skutkuje nadmiernym nagrzewaniem się centrów danych, utrudniając zarządzanie nimi za pomocą chłodzenia powietrzem. W związku z koniecznością stosowania chłodzenia cieczą w najnowszych superchipach NVIDIA GB200, a nawet wdrożonych 8-gniazdowych procesorach graficznych, organizacje muszą wdrażać nowe technologie, aby wspierać swoje cele w zakresie AI. Wdrożenie chłodzenia cieczą nie zawsze jest jednak łatwe, a do tego dochodzi ciągły strach przed wyciekiem z systemu. Chilldyne ma jednak inne podejście.
Kiedy bycie negatywnym jest ogromną zaletą
Rozwiązania Chilldyne rozwiązują największy problem związany z wprowadzaniem chłodzenia cieczą do centrów danych: wycieki. Wykorzystują technologię podciśnienia, aby zapobiegać wyciekom, zapewniając maksymalny czas sprawności i niezawodność poprzez cyrkulację chłodziwa w próżni. Ta metoda eliminuje potrzebę stosowania ciężkich instalacji hydraulicznych. Zapewnia doskonałą sprawność cieplną, dzięki czemu systemy Chilldyne są niezwykle skuteczne w utrzymaniu optymalnej wydajności w nowoczesnych centrach danych, jednocześnie redukując zużycie energii i emisję dwutlenku węgla.
Cały mechanizm pompy działa w oparciu o podciśnienie różnicowe. Weźmy za punkt odniesienia powyższy rysunek. Pompa składa się z trzech komór: dwóch zewnętrznych z „wysoką” próżnią i komory centralnej z „niską” próżnią. Poziomy podciśnienia są precyzyjnie kontrolowane przez zawory w górnej części komór.
Czynnik chłodniczy jest pobierany z centralnej komory zbiornika przez pętlę chłodzącą. Po przejściu przez wymiennik ciepła podłączony do agregatów chłodniczych powraca do jednej z zewnętrznych komór wysokiej próżni. Po napełnieniu komory zewnętrznej, podciśnienie po tej stronie jest wyłączane i przekazywane po przeciwnej stronie, umożliwiając przepływ czynnika chłodniczego z powrotem do komory centralnej. Proces ten jest kontrolowany poprzez regulację otwarcia zaworów w komorach wysokiej próżni.
Jedną z fascynujących zalet stosowania pętli cieczowej podciśnieniowej jest możliwość stosowania cieńszych rurek, a nawet eliminacja konieczności stosowania zacisków regulacyjnych. W systemie nadciśnieniowym rurki stale zmagają się z ciśnieniem panującym w układzie na każdym calu powierzchni.
Systemy nadciśnieniowe wymagają zaciskania, aby zapobiec wyciekom, ponieważ ciśnienie odpycha rurki od połączenia. W przypadku pętli podciśnieniowej, takiej jak Chilldyne, sytuacja jest odwrotna. Rurki mogą być bardzo cienkie (niedrogie), a połączenia mogą być proste lub wcale nie być wyposażone w złączki, ponieważ podciśnienie stale dociska rurki do siebie. Z biegiem czasu połączenia będą się zaciskać, wymuszając lepsze uszczelnienie w miarę starzenia się systemu.
Nie można pominąć praktycznych zalet wynikających z rozmiaru rurek. Wiele omawianych przez nas systemów nadciśnieniowych ma pętle obudowy o znacznych rozmiarach. Rurki podciśnieniowe Chilldyne są bliższe rozmiarem cienkiemu okablowaniu sieciowemu 1GbE.
Cold Plates i The Turbulators – nie jest to nazwa zespołu indie
Płyta chłodząca to kluczowy element systemów chłodzenia cieczą, zaprojektowany do bezpośredniego odprowadzania ciepła z podzespołów o dużej mocy, takich jak procesory, karty graficzne, a nawet przełączniki. Jest ona montowana bezpośrednio na elemencie generującym ciepło, pochłaniając je i przekazując do krążącego chłodziwa.
Czynnik chłodzący, w tym przypadku woda, przepływa przez wewnętrzne kanały płyty chłodzącej, odprowadzając ciepło od podzespołu. Proces ten zapewnia wydajne chłodzenie, utrzymuje optymalną temperaturę pracy oraz poprawia wydajność i niezawodność urządzeń elektronicznych.
Unikalnym elementem konstrukcyjnym płyt chłodzących Chilldyne, którego nie widzieliśmy u innych producentów, jest ich zdolność do chłodzenia powietrzem dzięki specjalnym rozwiązaniom. Żebra są nadal dostępne, w zależności od modelu chłodziarki, co oferuje dwie korzyści.
Pierwszą oczywistą korzyścią jest to, że system może pozostać sprawny nawet po przecięciu lub przeniesieniu linii, a wentylatory w obudowie systemu zwiększają prędkość obrotową wraz z nagrzewaniem się procesora. Drugą zaletą hybrydowej konstrukcji radiatora jest to, że pozostaje on chłodny dzięki przepływającej przez niego cieczy i może odprowadzać dodatkowe ciepło z otoczenia, co dodatkowo obniża ogólną temperaturę spalin systemu.
Magia konstrukcji płyt chłodzących Chilldyne tkwi w turbulatorze. Te przypominające korkociąg elementy wtłaczają wodę w kanały wewnątrz płyty chłodzącej, dając cieczy wystarczająco dużo czasu i powierzchni, aby odprowadzić ciepło z metalu do cieczy. Turbulatory można znaleźć w wielu domach z piecami gazowymi. Zazwyczaj znajdują się one wewnątrz wtórnego wymiennika ciepła, umożliwiając piecowi osiągnięcie wysokiej sprawności. Wprawiają one w ruch powietrze do spalania, wydobywając jak najwięcej ciepła, a następnie odprowadzają spaliny na zewnątrz domu.
Chilldyne planuje wspierać szeroką gamę nowych urządzeń o dużym poborze mocy, a płyty chłodzące przeznaczone do urządzeń o mocy 2000 W są obecnie w fazie rozwoju. Prezentacja produktu koncepcyjnego pokazała, że może on skutecznie rozpraszać wysokie obciążenia cieplne do obiegu cieczy.
Czy w Twoim centrum danych jest chemik?
Prawdopodobnie nie, a ponieważ Chilldyne wykonuje tu ciężką pracę, klienci również nie muszą. Każdy obieg cieczy wymaga dodatków, aby utrzymać wodę w czystości przez długi czas; ostatnią rzeczą, jakiej potrzebuje obieg cieczy, jest cokolwiek rosnącego lub żrącego w systemie, co mogłoby zatkać płyty chłodzące, obniżając ich wydajność.
Urządzenia Chilldyne CDU działają na bazie lokalnej wody zakładowej, która jest filtrowana i uzdatniana na żądanie. Stanowi to znaczną przewagę w porównaniu z czynnikami chłodniczymi na bazie glikolu, które wymagają szczególnej ostrożności podczas napełniania i utylizacji. Urządzenie Chilldyne CDU na bieżąco monitoruje ciecz, utrzymując ją w czystości za pomocą środków chemicznych o działaniu przeciwbakteryjnym i antykorozyjnym. Urządzenie CDU może na żądanie zrzucić cały obieg czynnika chłodzącego do kanalizacji i uzupełnić go ponownie, jeśli monitoring wykryje wystarczająco poważny problem. Z uwagi na stężenie substancji chemicznych w cząsteczkach na milion, woda z urządzenia CDU może spłynąć do kanalizacji.
Kolejną imponującą zaletą jest to, że Chilldyne dostarcza roztwór w stanie suchym do miejsca wdrożenia. Podłączasz wodę w obiekcie, a następnie zautomatyzowany proces dodaje i równoważy substancje chemiczne roztworu do lokalnego biomu. Biom obejmuje sytuacje, w których rurociągi w obiekcie mogą mieć unikalną metalurgię lub w których woda w obiekcie wprowadza unikalną mikrobiologię. Różne bakterie wymagają innego podejścia, a Chilldyne potrafi zrównoważyć te sytuacje. W wyjątkowych przypadkach, gdy coś zostaje zaburzone, użytkownicy końcowi mogą wysłać Chilldyne próbkę wody z CDU, aby sprawdzić, gdzie nastąpiło zaburzenie równowagi i zastosować bardziej spersonalizowane podejście.
Zacznij od małych rzeczy, z redundancją
W przypadku każdego rozwiązania chłodzenia cieczą, najczęściej pojawiającym się pytaniem, po obawach o wycieki, jest to, jak rozpocząć pracę ekonomicznie i z minimalnymi zakłóceniami. Firma Chilldyne niedawno wprowadziła na rynek swój zestaw startowy, aby rozwiązać ten problem. Zestaw startowy chłodzenia cieczą zawiera dwie jednostki dystrybucji chłodzenia CF-CDU300, płyty chłodzące oraz automatyczne zawory przełączające, które chronią przed awarią którejkolwiek z jednostek CDU.
Dr Steve Harrington, dyrektor generalny Chilldyne, twierdzi, że ta oferta odpowiada na kluczowe potrzeby klientów: „Z dumą wprowadzamy na rynek nasz zestaw startowy do chłodzenia cieczą w centrach danych. Naszym celem jest opracowanie realnych, praktycznych rozwiązań chłodzenia cieczą, które sprostają rosnącym wyzwaniom, przed którymi stoją operatorzy centrów danych HPC i kolokacji w erze sztucznej inteligencji. Oferując zestaw startowy do chłodzenia cieczą, który obsługuje szafy rack o wysokiej gęstości, jesteśmy przekonani, że pomożemy naszym klientom osiągnąć cele związane ze zwiększoną wydajnością, zrównoważonym rozwojem i niezawodnością”.
Wniosek
Nowatorska konstrukcja Chilldyne koncentruje się na kluczowych aspektach chłodzenia centrów danych, kładąc nacisk na niezawodność i wydajność. Przestoje w centrach danych mogą być katastrofalne w skutkach, prowadząc do znacznych strat finansowych i zakłóceń w działalności. Chilldyne rozwiązuje ten problem dzięki technologii podciśnienia, która zapewnia szczelność i ciągłą dostępność najdroższych zasobów centrum danych. Płyty chłodzące Chilldyne zostały zaprojektowane z myślą o wysokiej wydajności, obsługują układy o mocy do 2000 W i zawierają zaawansowaną konstrukcję turbulatora dla optymalnego odprowadzania ciepła. Dodatkowo, dla tych, którzy nie są pewni, jak i od czego zacząć, zestaw startowy Chilldyne Liquid Cooling upraszcza wdrożenie chłodzenia cieczą, czyniąc je dostępnym i opłacalnym dla centrów danych.
Dla niewtajemniczonych pomysł wprowadzenia chłodzenia cieczą do centrum danych może wydawać się onieśmielający. Korzyści są jednak niezaprzeczalne; wzrost wydajności zapewniany przez pełne pętle chłodzenia cieczą jest ewidentny. Dla każdej organizacji poszukującej najnowszych i najlepszych układów, takich jak NVIDIA GB200, chłodzenie cieczą będzie JEDYNYM rozwiązaniem. Chociaż możemy dyskutować o zaletach rozwiązania CDU firmy Chilldyne, konstrukcji płyty chłodzącej, łatwości konfiguracji, bezpieczeństwie używanej wody i dodatków, a nawet o The Chemist, organizacje wdrażające chłodzenie cieczą nie kryją się z jednym kluczowym problemem: co się stanie, jeśli nastąpi wyciek? Dzięki Chilldyne ten strach jest całkowicie przezwyciężony; w branży nie ma niczego podobnego. Przypuszczamy, że taki jest efekt, gdy zbierze się grupę naukowców zajmujących się rakietami, ambitne cele ARPA-E i branżę, która nie wykazuje oznak spowolnienia, jeśli chodzi o projektowanie energochłonnych układów.
Amazon