A refrigeração líquida no data center é um tópico que muitos precisarão abordar. Chilldyne tem uma solução exclusiva que pode oferecer confiabilidade, facilidade de uso e tranquilidade sem vazamentos. Na verdade, é ciência de foguetes.
Tivemos a oportunidade única de visitar a sede da Chilldyne na Califórnia e observar em profundidade a sua tecnologia inovadora e a fascinante história da empresa. Chilldyne, na sua forma atual, surgiu graças ao financiamento do COOLERCHIPS ARPA-E programa, mas possui raízes na indústria aeroespacial, especificamente na ciência de foguetes. A empresa detém várias patentes relacionadas ao projeto de motores de foguetes, com foco em manter resfriados os bicos quentes dos foguetes e otimizar o fornecimento do sistema de combustível. Curiosamente, o design das Unidades de Distribuição de Resfriamento Chilldyne (CDU) é baseado em sua tecnologia de bomba de combustível de foguete. O laboratório deles é um paraíso nerd, existindo na interseção da engenharia de foguetes, da química e da ciência maluca.
Os COOLERCHIPS ARPA-E (Cvazando OPERAÇÕES Ootimizado para Lentra Eenergia, Rconfiabilidade, e Carbon Hhipereficiência em Informação Processing SO programa Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) é uma iniciativa da Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) para melhorar a eficiência energética do data center. O programa se concentra no desenvolvimento de tecnologias avançadas de resfriamento para reduzir o consumo de energia e aumentar a confiabilidade dos data centers. Ao promover inovações em sistemas de refrigeração, a COOLERCHIPS pretende responder às crescentes exigências energéticas dos centros de dados, melhorar o seu desempenho operacional e minimizar a sua pegada de carbono.
Ciência de foguetes, no data center
Cargas de trabalho de IA e HPC de alta densidade geram consumo de energia que resulta em calor excessivo nos data centers, tornando-os difíceis de gerenciar com refrigeração a ar. Com a refrigeração líquida sendo um requisito para os mais recentes Superchips NVIDIA GB200 e até mesmo implantações de GPU com soquete de 8 vias indo nessa direção, as organizações devem adotar novas tecnologias para apoiar seus objetivos de IA. Mas instalar o resfriamento líquido nem sempre é fácil e existe o medo constante de um vazamento no sistema. Chilldyne, no entanto, tem uma abordagem diferente.
Quando ser negativo é um enorme positivo
As soluções da Chilldyne abordam o medo número um ao trazer refrigeração líquida para o data center: vazamentos. Ele utiliza tecnologia de pressão negativa para evitar vazamentos, garantindo máximo tempo de atividade e confiabilidade ao circular o líquido refrigerante no vácuo. Este método elimina a necessidade de encanamento pesado. Ele fornece eficiência térmica superior, tornando os sistemas da Chilldyne altamente eficazes para manter o desempenho ideal em data centers modernos e, ao mesmo tempo, reduzir o consumo de energia e as emissões de carbono.
Todo o mecanismo da bomba opera usando um vácuo diferencial. Tome a imagem acima como referência. Existem três câmaras: duas câmaras externas com “alto” vácuo e uma câmara central com “baixo” vácuo. Esses níveis de vácuo são controlados com precisão por válvulas na parte superior das câmaras.
O refrigerante é retirado da câmara central do reservatório através do circuito de resfriamento. Ele retorna para uma das câmaras externas de alto vácuo após passar por um trocador de calor conectado aos resfriadores da instalação. Assim que a câmara externa estiver cheia, o vácuo desse lado é desligado e aplicado no lado oposto, permitindo que o refrigerante flua de volta para a câmara central. Este processo é gerenciado ajustando quais válvulas estão abertas nas câmaras de alto vácuo.
Uma das vantagens fascinantes de operar um projeto de circuito de líquido com pressão negativa é a capacidade de operar tubos mais finos e até mesmo dispensar a necessidade de pinças de ajuste. Com um sistema de pressão positiva, a tubulação está sempre lutando contra a pressão do sistema em cada centímetro de área de superfície.
Os sistemas de pressão positiva requerem fixação para evitar vazamentos, pois a pressão atua para empurrar a tubulação para fora da conexão. O oposto é verdadeiro em um circuito de pressão negativa como o de Chilldyne. A tubulação pode ser muito fina (barata) e as conexões podem ser básicas ou não ter nenhuma conexão, já que a pressão negativa puxa constantemente a tubulação para uma posição mais confortável. As conexões formarão encaixes mais apertados com o passar do tempo, forçando uma melhor vedação à medida que o sistema envelhece.
A vantagem prática do tamanho do tubo não pode ser negligenciada. Muitos dos sistemas de pressão positiva que examinamos possuem circuitos de chassi de tamanho significativo. O tubo de pressão negativa Chilldyne tem tamanho mais próximo do cabeamento de rede fino de 1 GbE.
Cold Plates and The Turbulators – Não é um nome de banda indie
Uma placa fria é um componente crucial em sistemas de refrigeração líquida e foi projetada para dissipar o calor diretamente de componentes de alta potência, como CPUs, GPUs e até mesmo switches. Ele é montado diretamente no componente gerador de calor, absorvendo calor e transferindo-o para um refrigerante circulante.
O refrigerante, neste caso água, flui pelos canais internos da placa fria, afastando o calor do componente. Este processo garante um resfriamento eficiente, mantendo temperaturas operacionais ideais e melhorando o desempenho e a confiabilidade dos dispositivos eletrônicos.
Um elemento de design exclusivo das placas frias Chilldyne que não vimos de outros fornecedores é sua capacidade de permanecer refrigeradas a ar com designs específicos. As barbatanas ainda são uma opção, dependendo do modelo do seu cooler, que oferece dois benefícios.
O primeiro benefício óbvio é que o sistema pode permanecer operacional se uma linha for cortada ou movida, com os ventiladores no chassi do sistema aumentando à medida que a CPU aquece. O segundo benefício do design do dissipador de calor híbrido é que ele permanece frio devido ao líquido que passa por ele e pode absorver calor adicional do ambiente, reduzindo ainda mais as temperaturas gerais de exaustão do sistema.
A magia dentro do design da placa fria Chilldyne acontece no turbulador. Essas peças em forma de saca-rolhas forçam a água ao redor dos canais dentro da placa fria, dando ao líquido tempo e área de superfície suficientes para retirar o calor do metal para o líquido. Turbuladores são encontrados em muitas casas se você tiver uma fornalha a gás. Eles geralmente estão localizados dentro do trocador de calor secundário, permitindo que o forno atinja sua classificação de alta eficiência. Eles agitam o ar de combustão, extraindo o máximo de calor possível antes de direcionar os gases de exaustão para fora de sua casa.
A Chilldyne planeja oferecer suporte a uma ampla gama de dispositivos emergentes que consomem muita energia, com placas frias projetadas para dispositivos de 2000 W atualmente em desenvolvimento. A demonstração do produto conceitual ilustrou que ele pode dissipar com eficiência altas cargas térmicas no circuito de líquido.
Seu data center possui químico?
Provavelmente não, e com a Chilldyne fazendo o trabalho duro aqui, os clientes também não precisam fazer isso. Qualquer circuito líquido requer aditivos para manter a água limpa ao longo do tempo; a última coisa que um circuito líquido deseja é algo crescente ou corrosivo no sistema que possa obstruir as placas frias, diminuindo sua eficiência.
As CDUs Chilldyne operam com água de instalações locais que é filtrada e tratada sob demanda. Esta é uma vantagem considerável em comparação com os refrigerantes à base de Glcyol, que requerem cuidados especiais durante o enchimento ou descarte. O Chilldyne CDU monitora o líquido continuamente, mantendo-o tratado com produtos químicos antimicrobianos e anticorrosivos. A CDU pode despejar todo o seu circuito de refrigeração no esgoto sob demanda e reabastecê-lo se o monitoramento detectar um problema suficientemente grave. Com produtos químicos medindo partes por milhão, o desperdício de água da CDU pode ir pelo ralo.
Outro benefício impressionante é que o Chilldyne envia seco para onde será implantado. Você conecta a água da instalação e, em seguida, um processo automatizado adiciona e equilibra os produtos químicos da solução no bioma local. O bioma cobre situações em que a tubulação das instalações pode ter uma metalurgia única ou onde a água das instalações introduz uma microbiologia única. Bactérias diferentes requerem uma abordagem diferente e a Chilldyne pode equilibrar essas situações. Para casos únicos em que algo fica desequilibrado, os usuários finais podem enviar à Chilldyne uma amostra da água da CDU para ver onde as coisas ficaram desequilibradas para uma abordagem mais personalizada.
Comece pequeno, com redundância
Com qualquer solução de refrigeração líquida, a pergunta mais comum que ouvimos após preocupações sobre vazamentos é como começar de maneira econômica e com o mínimo de interrupção. A Chilldyne lançou recentemente seu kit inicial para resolver essa preocupação. O kit inicial de resfriamento líquido inclui duas unidades de distribuição de resfriamento CF-CDU300, placas frias e válvulas de comutação automática que protegem contra falhas de qualquer uma das CDUs.
Steve Harrington, CEO da Chilldyne, afirma que esta oferta atende às principais preocupações dos clientes: “Estamos entusiasmados em apresentar ao mercado nosso kit inicial de refrigeração líquida para data centers. Nosso objetivo é desenvolver soluções reais e práticas de refrigeração líquida que atendam aos crescentes desafios enfrentados pelos operadores de HPC e data centers de colocation na era da inteligência artificial. Ao oferecer um kit inicial de refrigeração líquida capaz de suportar racks de alta densidade, estamos confiantes de que podemos ajudar nossos clientes a atingir seus objetivos de maior eficiência, sustentabilidade e confiabilidade.”
Conclusão
O novo design da Chilldyne concentra-se em aspectos críticos do resfriamento do data center, enfatizando a confiabilidade e a eficiência. O tempo de inatividade nos data centers pode ser catastrófico, levando a perdas financeiras significativas e interrupções operacionais. A Chilldyne aborda isso com sua tecnologia de pressão negativa, garantindo operações à prova de vazamentos e mantendo o tempo de atividade contínuo para os ativos mais caros de um data center. Suas placas frias são projetadas para alto desempenho, suportando chips de até 2000 watts e incorporando um design de turbulador avançado para dissipação de calor ideal. Além disso, para aqueles que não sabem como ou por onde começar, o Liquid Cooling Starter Kit da Chilldyne simplifica a adoção do resfriamento líquido, tornando-o acessível e econômico para data centers.
Para os não iniciados, a ideia de trazer refrigeração líquida para o data center pode ser intimidante. Os benefícios são inegáveis; os ganhos de eficiência proporcionados por circuitos líquidos completos são demonstráveis. Para qualquer organização que esteja procurando os melhores e mais recentes chips, como NVIDIA GB200, o líquido será a ÚNICA opção para resfriá-los. Embora possamos discutir os benefícios da solução CDU da Chilldyne, o design da placa fria, a facilidade de configuração, a segurança da água e dos aditivos usados, e até mesmo do The Chemist, as organizações que adotam o resfriamento líquido ficam atentas a uma questão importante: o que acontece se houver vazamento? Com Chilldyne, esse medo é totalmente mitigado; não há nada parecido comercialmente disponível na indústria. Supomos que esse seja o resultado quando você reúne um grupo de cientistas de foguetes, objetivos ambiciosos do ARPA-E e uma indústria que não mostra sinais de desaceleração quando se trata de engenharia de chips que consomem muita energia.
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