Wraz z szybkim rozwojem gospodarki cyfrowej zapotrzebowanie na moc obliczeniową w centrach danych rośnie wykładniczo, a wąskie gardło związane z rozpraszaniem ciepła w tradycyjnych serwerach-chłodzonych powietrzem staje się coraz bardziej widoczne w scenariuszach obliczeniowych-o dużej gęstości. Technologia chłodzenia cieczą stała się ważnym kierunkiem rozwoju rozwiązań chłodzenia centrów danych charakteryzujących się wyższą wydajnością odprowadzania ciepła i niższym zużyciem energii. W podstawowej architekturze serwerów chłodzonych cieczą kluczowe znaczenie mają-płyty wzajemne o dużej gęstości. Nie tylko realizują wydajne zadania transmisji sygnałów i zasilania, ale także współpracują z systemem chłodzenia cieczą, zapewniając stabilną pracę i uwalnianie wydajności serwerów.
1, Płyta połączeniowa o dużej gęstości: „rdzeń połączeniowy” serwerów chłodzonych cieczą
Podstawowym wymaganiem serwerów chłodzonych cieczą jest osiągnięcie wyższej gęstości mocy obliczeniowej na ograniczonej przestrzeni, co stawia surowe wymagania w zakresie integracji i wydajności połączeń komponentów wewnętrznych. Płyta wzajemna-o dużej gęstości w serwerach chłodzonych cieczą służy jako nośnik połączenia między różnymi podstawowymi komponentami serwera, takimi jak procesor, procesor graficzny, pamięć, moduły pamięci masowej i moduły chłodzące chłodzone cieczą. Jego podstawowa wartość polega na przełamywaniu ograniczeń przestrzennych tradycyjnych metod wzajemnych połączeń poprzez zoptymalizowaną konstrukcję okablowania i zwarty układ konstrukcyjny, osiągając cele transmisji polegające na „małej objętości, dużej przepustowości i niskich stratach”.
W porównaniu z elementami połączeń wzajemnych tradycyjnych serwerów, karta połączeń-o dużej gęstości przeznaczona do serwerów chłodzonych cieczą ma szczególnie wyraźną przewagę w zakresie „gęstości”. Z jednej strony może zintegrować więcej interfejsów sygnałowych i kanałów mocy na jednostkę powierzchni, np. pojedynczą kartę połączeń wzajemnych, która może jednocześnie obsługiwać interakcję sygnałową między wieloma-procesorami o wysokiej wydajności, a także precyzyjną alokację wielu zasilaczy, unikając redundancji połączeń spowodowanej rozproszeniem komponentów. Z drugiej strony odległość między połączeniami jest krótsza, co może skutecznie zmniejszyć opóźnienia i tłumienie podczas transmisji sygnału, zapewniając stabilną „gwarancję sygnału” dla-szybkich obliczeń serwerów. W systemach chłodzenia cieczą płyta połączeniowa musi być również kompatybilna przestrzennie z elementami chłodzącymi, takimi jak płyty chłodzące i rurociągi. Należy upewnić się, że nie blokuje on ścieżki cyrkulacji płynu chłodzącego i pomóc w odprowadzaniu ciepła poprzez rozsądne rozmieszczenie, aby uniknąć wpływu lokalnej akumulacji ciepła na wydajność przekładni.
2, kluczowa cecha: „podstawowe możliwości” dostosowane do scenariuszy chłodzenia cieczą
Środowisko pracy serwerów chłodzonych cieczą znacznie różni się od tradycyjnych serwerów-chłodzonych powietrzem, ponieważ przez długi czas mają one bliski kontakt z chłodziwem i muszą wytrzymywać ciśnienie temperaturowe spowodowane większą gęstością mocy obliczeniowej. Dlatego też płyta wzajemna-o dużej gęstości do serwerów chłodzonych cieczą ma szereg kluczowych cech, które nadają się do scenariuszy chłodzenia cieczą:
Po pierwsze, ma doskonałą odporność na wysokie temperatury i właściwości izolacyjne. Podczas pracy serwerów chłodzonych cieczą temperatura w niektórych obszarach może osiągnąć wysoki poziom, a obecność chłodziwa stawia wyższe wymagania w zakresie izolacji płytek łączących. W płytkach połączeniowych o dużej gęstości do serwerów chłodzonych cieczą zwykle stosuje się-wydajne podłoża i powłoki izolacyjne, które pozwalają zachować stabilną strukturę fizyczną i parametry elektryczne w środowiskach o wysokiej temperaturze oraz skutecznie izolują chłodziwo od obwodów wewnętrznych, unikając zagrożeń bezpieczeństwa, takich jak zwarcia.
Po drugie, wysoka niezawodność i zdolność antywibracyjna. Praca pomp wodnych i codzienna konserwacja serwerów w układach chłodzenia cieczą może generować pewne drgania, a płyta połączeniowa, jako główny element łączący, bezpośrednio wpływa na ogólną pracę serwera w zakresie stabilności połączenia. Ten typ płytki łączącej, dzięki zoptymalizowanej technologii pakowania i konstrukcji wzmocnień, może skutecznie przeciwstawić się wpływom wibracji, zapewnić trwałość połączeń interfejsów i zmniejszyć ryzyko złego kontaktu i innych usterek spowodowanych wibracjami.
Ponadto jedną z jego ważnych cech jest również zdolność skutecznego wspomagania rozpraszania ciepła. Chociaż systemy chłodzenia cieczą odgrywają główną rolę w rozpraszaniu ciepła, same-płytki wzajemne o dużej gęstości również generują pewną ilość ciepła podczas przesyłania sygnałów i energii elektrycznej. W niektórych-płytach połączeniowych o dużej gęstości do serwerów chłodzonych cieczą będą stosowane specjalne konstrukcje konstrukcyjne, takie jak zarezerwowane kanały rozpraszania ciepła i materiały o dobrej przewodności cieplnej, aby przenosić wytworzone przez siebie ciepło do systemu chłodzenia cieczą, co jeszcze bardziej poprawi ogólną efektywność rozpraszania ciepła przez serwery.
3, Scenariusz zastosowania: Wsparcie aktualizacji zapotrzebowania na moc obliczeniową w wielu dziedzinach
Wraz z szybkim rozwojem technologii takich jak 5G, sztuczna inteligencja, big data czy przetwarzanie w chmurze, zapotrzebowanie na moc obliczeniową w różnych branżach stale rośnie. Serwery chłodzone cieczą są szeroko stosowane w wielu scenariuszach o dużej gęstości obliczeniowej, a płyta połączeniowa o dużej-gęstości serwerów chłodzonych cieczą, jako główny element serwerów chłodzonych cieczą, również odgrywa ważną rolę w tych scenariuszach
W scenariuszach szkolenia i wnioskowania sztucznej inteligencji serwery AI są zwykle wyposażone w wiele-wysoko wydajnych procesorów graficznych o wyjątkowo dużej gęstości mocy obliczeniowej i pilnych wymaganiach dotyczących chłodzenia. Karty wzajemne o dużej gęstości umożliwiają-szybkie połączenie sygnałowe pomiędzy wieloma procesorami graficznymi, procesorami i pamięcią, obsługując miliardy zadań obliczeniowych na sekundę. Jednocześnie współpracują z systemami chłodzenia cieczą, aby zapewnić pracę procesorów graficznych w środowisku o stabilnej temperaturze, unikając degradacji mocy obliczeniowej lub uszkodzeń sprzętu spowodowanych wysokimi temperaturami.
W scenariuszach centrów danych w chmurze obliczeniowej duże-klastry serwerów wymagają wydajnego planowania zasobów i możliwości transmisji danych. Serwery chłodzone cieczą stały się ważnym wyborem dla centrów danych w chmurze obliczeniowej ze względu na ich zalety, takie jak niskie zużycie energii i wysoka wydajność rozpraszania ciepła. Karta połączeń-o dużej gęstości odpowiada za połączenie wewnętrznych komponentów serwera z sieciami zewnętrznymi i urządzeniami pamięci masowej. Dzięki dużej przepustowości i wydajności transmisji o niskim opóźnieniu poprawia ogólną wydajność operacyjną centrum danych i spełnia potrzeby szybkiego przetwarzania i transmisji ogromnych danych w scenariuszach przetwarzania w chmurze.
W{0}}scenariuszach obliczeń o wysokiej wydajności, takich jak przewidywanie pogody, symulacje lotnicze, biofarmaceutyczne itp., serwery muszą mieć duże możliwości obliczeń równoległych, a gęstość mocy obliczeniowej pojedynczego serwera znacznie przekracza gęstość mocy w zwykłych scenariuszach. Płyty wzajemne o dużej gęstości mogą zapewnić efektywną obsługę wzajemnych połączeń dla wielu procesorów, kart akceleracyjnych i innych komponentów serwerów HPC, zapewniając współpracę między komponentami, dostosowując się jednocześnie do wymagań rozpraszania ciepła przez systemy chłodzenia cieczą, zapewniając gwarancje stabilnego działania-zadań obliczeniowych o wysokiej wydajności.
4, Środki ostrożności dotyczące pobierania próbek: kluczowe kroki zapewniające działanie produktu i możliwości adaptacji
Pobieranie próbek-płytek połączeniowych o dużej gęstości do serwerów chłodzonych cieczą to główny etap przejściowy od projektu do masowej produkcji, który bezpośrednio wpływa na to, czy produkt będzie w stanie dostosować się do scenariuszy chłodzenia cieczą i spełnić wymagania dotyczące wydajności. Podczas procesu pobierania próbek należy zwrócić szczególną uwagę na następujące środki ostrożności, aby uniknąć potencjalnego ryzyka produkcyjnego lub niezgodności w działaniu-spowodowanej przeoczeniem szczegółów:
(1) Przed pobraniem próbek: Wyjaśnij wymagania i wybór materiału
Przed pobraniem próbek konieczne jest pełne uzgodnienie wymagań z zespołem projektowym i dalszymi dostawcami serwerów, szczególnie w przypadku specjalnych wymagań scenariuszy chłodzenia cieczą. Z jednej strony konieczne jest doprecyzowanie wskaźników wydajności elektrycznej karty połączeń, takich jak szerokość pasma transmisji, próg tłumienia sygnału, dokładność dystrybucji mocy itp., aby upewnić się, że wybrane produkty odpowiadają wymaganiom serwera w zakresie transmisji mocy obliczeniowej; Z drugiej strony należy skoncentrować się na potwierdzeniu wymagań w zakresie adaptacji środowiskowej w środowiskach chłodzonych cieczą, takich jak zakres temperatur roboczych, kompatybilność chłodziwa i poziom antywibracyjny itp., aby uniknąć odchyleń w próbkowaniu spowodowanych niejasnymi wymaganiami.
Wybór materiału jest podstawą udanego pobierania próbek, dlatego priorytetem powinno być dostosowanie się do charakterystyki scenariuszy chłodzenia cieczą. Podłoże powinno być wybrane spośród materiałów odpornych na wysokie temperatury i o niskich stratach dielektrycznych, aby zapewnić stabilną wydajność elektryczną nawet w środowisku o wysokiej temperaturze serwerów chłodzonych cieczą; Powłoka izolacyjna powinna być odporna na korozję płynu chłodzącego i posiadać wysoką wytrzymałość izolacji, aby zapobiec przedostawaniu się chłodziwa powodującemu zwarcia w obwodzie; W obszarach wymagających dodatkowego odprowadzania ciepła można zastosować podłoża metalowe lub kleje termoprzewodzące o wysokiej przewodności cieplnej, aby poprawić efektywność wymiany ciepła. Jednocześnie materiały muszą być zgodne z branżowymi normami środowiskowymi, aby uniknąć wpływu na wewnętrzne środowisko serwera w wyniku uwalniania szkodliwych substancji.
(2) Proces pobierania próbek: ścisła kontrola dokładności procesu i wymiarów
Kontrola procesu bezpośrednio określa stabilność działania płytek połączeniowych, dlatego szczególną uwagę należy zwrócić na-procesy okablowania, wiercenia i lutowania o dużej gęstości. W przypadku stosowania okablowania o dużej-gęstości szerokość linii i odstępy muszą ściśle odpowiadać wymaganiom projektowym, aby uniknąć niewystarczającej obciążalności prądowej ze względu na cienką szerokość linii lub przesłuchy sygnału spowodowane małymi odstępami między liniami; Podczas procesu wiercenia konieczna jest ścisła kontrola tolerancji otworu i dokładności położenia otworu, szczególnie w przypadku otworów pozycjonujących połączonych z komponentami chłodzonymi cieczą, aby zapobiec możliwości dokładnego montażu płytki łączącej z zimną płytą i rurociągami z powodu odchylenia położenia otworów; Proces spawania wymaga-bezołowiowej technologii spawania, a temperaturę i czas spawania należy dostosować do rodzaju elementu, aby uniknąć uszkodzenia podłoża lub elementu pod wpływem wysokiej temperatury. Jednocześnie upewnij się, że złącza lutownicze są pełne i wolne od wirtualnego lutowania oraz poprawiają niezawodność połączenia.
Dokładność wymiarowa jest kluczem do dostosowania płytek połączeniowych do przestrzeni serwerów chłodzonych cieczą i wymagana jest ścisła kontrola ogólnych wymiarów i lokalnych tolerancji konstrukcyjnych. Ze względu na kompaktową przestrzeń wewnętrzną serwera chłodzonego cieczą należy upewnić się, że rozmiar płytki połączeniowej odpowiada przestrzeni instalacyjnej, aby uniknąć błędów montażowych lub luzów spowodowanych niewłaściwym rozmiarem; W przypadku części interfejsu, które łączą się z innymi komponentami, takimi jak gniazda procesora i interfejsy pamięci, konieczne jest upewnienie się, że rozmiar interfejsu i odstęp montażowy komponentów spełniają standardy, aby zapobiec słabym kontaktom lub trudnościom instalacyjnym spowodowanym problemami ze szczelinami. Ponadto należy sprawdzić płaskość płytki połączeniowej, aby uniknąć nieprawidłowego połączenia z komponentami chłodzonymi cieczą z powodu wypaczenia, które może mieć wpływ na efekt rozpraszania ciepła.
(3) Po pobraniu próbek: kompleksowe testy i weryfikacja scenariuszy
Po zakończeniu pobierania próbki wymagane są kompleksowe testy wydajności i weryfikacja scenariuszy, aby upewnić się, że produkt spełnia wymagania. Testowanie wydajności elektrycznej powinno obejmować integralność sygnału, integralność mocy i wydajność izolacji: testowanie integralności sygnału może mierzyć straty w transmisji i straty na powrocie za pomocą analizatora sieci, aby upewnić się, że tłumienie sygnału spełnia wymagania w ramach projektowanej przepustowości; Testowanie integralności mocy wymaga pomiaru tętnienia napięcia i szumu, aby zapewnić stabilną dystrybucję mocy; Testowanie wydajności izolacji wymaga przyłożenia napięcia znamionowego za pomocą testera napięcia w celu sprawdzenia rezystancji izolacji i wartości napięcia wytrzymywanego, aby zapobiec uszkodzeniu izolacji.
Testowanie przystosowania do środowiska wymaga symulacji rzeczywistego scenariusza pracy serwerów chłodzonych cieczą, w tym testów starzenia-w wysokiej temperaturze, testów zanurzenia chłodziwa i testów wibracji. Testy starzenia w wysokiej temperaturze pozwalają na ciągłe testowanie płytki połączeniowej w środowisku o wysokiej-temperaturze i dużej wilgotności, obserwowanie zmian w jej parametrach elektrycznych i sprawdzanie jego odporności na wysokie temperatury i wysoką wilgotność. Test zanurzenia w płynie chłodzącym wymaga zanurzenia płytki połączeniowej w powszechnie stosowanym płynie chłodzącym do serwerów, a po ciągłym badaniu sprawdza wygląd i działanie izolacji, aby upewnić się, że nie ma korozji ani penetracji; Test wibracji należy przeprowadzić zgodnie ze standardami poziomu wibracji serwera. Po teście sprawdź, czy złącza lutowane i interfejsy są luźne i sprawdź zdolność antywibracyjną.
Dodatkowo należy przeprowadzić weryfikację kompatybilności zespołu poprzez faktyczny montaż pobranej próbki płytki połączeniowej z komponentami chłodzonymi cieczą i komponentami rdzenia serwera, sprawdzenie, czy montaż przebiega gładko i czy interfejsy są dobrze stykane. Jednocześnie należy sprawdzić efekt odprowadzania ciepła w stanie zmontowanym. Rozkład temperatury płytki połączeniowej powinien zostać zmierzony za pomocą kamery termowizyjnej na podczerwień, aby upewnić się, że temperatura punktu gorącego nie przekracza progu projektowego. Do kolejnego etapu produkcji masowej mogą wejść wyłącznie produkty prototypowe, które przeszły wszelkie testy i walidacje.
W procesie promowania transformacji centrów danych w kierunku wysokiej-gęstości, wysokiej-wydajności i niskiego-zużycia energii przez serwery chłodzone cieczą, płyta wzajemna o dużej-gęstości serwerów chłodzonych cieczą służy jako podstawowy element połączenia, a jej wydajność i jakość bezpośrednio wpływają na wydajność operacyjną i niezawodność serwerów chłodzonych cieczą. Naukowy i rygorystyczny proces pobierania próbek jest kluczem do zapewnienia, że-płytki wzajemne o dużej gęstości nadają się do scenariuszy chłodzenia cieczą i spełniają wymagania dotyczące wydajności.