국내외 서버 수냉 기술 개발 현황 연구
마이크로일렉트로닉스 및 전기 장비의 효율적인 방열은 항상 현대 열전달 기술의 주요 응용 분야 중 하나였습니다.
[1]. 전자 처리 칩의 집적도는 점점 높아지고 있지만 그 양은 점점 작아지고 있습니다. CPU 제조공정이 65나노에서 32나노로 주류 시대로 옮겨갔고, GPU가 28나노 시대로 접어들면서 높은 열 흐름을 일으켰다. 밀도의 방열 문제
[2]. CPU 칩의 발열량은 몇 년 전 1 Yi의 약 105 W/m2에서 현재 1 Yi의 약 106 W/m2로 치솟았다.
[삼]. 방열이 좋지 않으면 발생하는 과도하게 높은 온도는 칩의 작업 안정성을 저하시키고 오류율을 증가시킬 뿐만 아니라 모듈의 내부와 외부 환경의 과도한 온도 차이로 인해 과도한 열 스트레스를 유발합니다. , 칩의 전기적 성능에 영향을 미칩니다. 작동 주파수, 기계적 강도 및 신뢰성. 연구 및 실제 적용에 따르면 전자 부품의 고장률은 작동 온도가 증가함에 따라 기하급수적으로 증가합니다.
[4]. 단일 반도체 부품의 온도가 섭씨 10도 상승할 때마다 시스템의 신뢰성은 50% 감소합니다. 고온은 전자 부품의 성능에 매우 해로운 영향을 미칠 수 있기 때문에 예를 들어 고온은 반도체 접합을 위험에 빠뜨리고 회로의 연결 인터페이스를 손상시키며 도체의 저항을 증가시키고 기계적 응력 손상을 형성할 수 있습니다. 55% 이상 전자 장비의 고장 모드는 과도한 온도로 인해 발생합니다.
[5]. 서버가 탄생한 이후로 시스템의 방열은 항상 개발과 함께 진행되어 왔으며 제거할 수 없습니다. 대부분의 일반적인 서버는 기계를 냉각시키기 위해 찬 공기에 의존합니다. 슈퍼 컴퓨터의 발전으로 칩 집적도와 연산 속도가 계속 증가하고 에너지 소비도 증가하며 방열 문제가 점점 더 두드러지고 있습니다. 전통적인 공냉식 방열 방식은 단상 유체의 대류 열 전달 방식에 의존하는 직접 열 전달 방식이며 강제 공랭 방식은 열유속 밀도가 10W/cm2이고 열유속 밀도가 10W/cm2보다 큰 것으로 나타납니다. 무력하다.
최근 몇 년 동안 국내 정보화의 발전은 점점 더 성숙해지고 정보 시스템 기반 시설인 데이터 센터 기술에 대한 요구 사항이 높아졌습니다. 데이터 센터의 경우 처리해야 하는 데이터의 양이 증가함에 따라 데이터 센터의 규모도 증가하고 있습니다.
데이터 처리 비즈니스 수요의 폭발적인 성장과 컴퓨터 및 네트워크 기술의 급속한 발전으로 은행, 보험, 증권 및 기타 금융 산업, 운송, 의료 및 건강 및 기타 대기업 및 정부 기관과 같은 대기업 및 정부 기관은 연속적으로 많은 데이터를 구축했습니다. 센터. 데이터 서비스와 IT 기술의 요구에 힘입어 우리나라의 데이터 센터 건설은 이제 급속한 발전 단계에 접어 들었고 클라우드 컴퓨팅 센터와 데이터 센터는 곳곳에 생겨났습니다.
현재의 주요 냉각 방식은 공랭식이기 때문에 거대한 데이터 센터는 막대한 전기 요금을 의미합니다. 데이터 센터의 건설과 함께 데이터 센터의 막대한 에너지 소비는 사회의 다양한 산업에서도 주목받고 있습니다. 예를 들어, 2013년에 중국의 데이터 센터 수는 약 45,000개였으며 연간 전력 소비는 약 200억 kwh였습니다. 2020년까지 중국의 데이터 센터 수는 80,000개를 초과하고 연간 전력 소비는 400억 개를 초과할 것으로 예상됩니다. 킬로와트시(데이터 출처: ICTresearch).
중국에는 운영 전력 비용이 수백만 또는 수천만 달러에 달하는 수많은 대규모 데이터 센터가 있으며, 데이터 센터는 전력 소비"바닥 없는 구덩이가 되었습니다.&따옴표; 현재 데이터 센터의 에너지 효율 비율은 높지 않습니다.
이는 관련 컴퓨팅 기술, 전원 공급 기술, 냉각 기술이 모두 역사에서 진화했기 때문입니다. 전통적인 데이터 센터 설계는 성능을 추구하는 반면, 차세대 데이터 센터는 에너지 효율성(PUE), 즉 데이터 센터 에너지 활용을 추구해야 하는 오늘날'#39;에너지 부족 및 에너지 비용의 급격한 증가 상황에서 . 점점 더워지는 지구 기후, 점점 더 타이트한 에너지, 증가하는 에너지 비용을 고려할 때 데이터 센터의 고에너지 소비 부서는 에너지 소비를 줄이고 자원 활용을 개선하며 비용을 절감해야 하는 심각한 문제에 직면해 있습니다. 점점 더 많은 데이터 센터 관리자와 IT 벤더의 관심은 미래의 데이터 센터 개발에서 피할 수 없는 추세가 되었습니다. 관련 국가 당국은 데이터 센터의 에너지 소비 관리 문제에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있습니다. 2013년 초"산업정보화부, 발전개혁위원회, 국토자원부, 전력규제위원회, 에너지청: 데이터센터 건설 및 배치에 관한 지침[GG ] 인용; (산업 정보 기술부 Unicom, 2013, 13 페이지) 매우 구체적인 요구 사항 제시 에너지 절약 및 배출 감소; 차세대 친환경 데이터 센터의 요구 사항을 충족하기 위해 관련 표준을 도입하고 컴퓨터실의 냉기 및 고온 기류 레이아웃을 최적화하며 정밀한 공기 공급을 채택합니다. 열원의 급속 냉각과 같은 조치를 통해 운영 비용을 절감 전산실 건설, 주요장비 선정 등 신규 건립된 대규모 데이터센터의 PUE 값, 즉 데이터센터의 에너지 이용률이 1.5 이하가 되도록 하고, 변환 후 데이터 센터 아래로 2.
현재 데이터 센터에서 널리 사용되는 새로운 랙 서버 및 블레이드 서버의 열 밀도는 해마다 증가하고 있습니다. 공냉식 기술을 사용하는 기존의 공조 시스템은 이러한 고밀도 컴퓨터실의 냉각 요구 사항을 충족할 수 없었습니다. 데이터 센터 인프라 설계자는 효율적이고 합리적인 냉각 모드를 찾는 다른 방법을 찾아야 합니다.
데이터 센터의 에너지 소비를 줄이기 위한 많은 기술적 수단이 있지만 근본적인 문제는 데이터 센터 건설 방법의 문제를 해결하는 것이 아니라 컴퓨터 및 기타 장비의 냉각 방법을 혁신하는 것입니다. 국내외 최신 연구 진행 상황에서 볼 때 차세대 수냉식 컴퓨터(또는 수냉식 서버)의 개발과 컴퓨터 발열체를 냉각하기 위해 공기를 대체하는 액체 냉매의 사용은 미래 컴퓨터의 기술 혁명입니다. 장비.
