چگونه می‌توان سینک‌های حرارتی را در یک مرکز داده به طور کارآمد توزیع کرد؟

از آنجایی که هوش مصنوعی (ai)، محاسبات ابری و محاسبات با کارایی بالا (hpc) همچنان به افزایش چگالی توان سرورها ادامه می‌دهند، مدیریت حرارتی به یکی از بزرگترین چالش‌ها برای مراکز داده مدرن تبدیل شده است. توزیع کارآمد هیت سینک‌ها برای جلوگیری از نقاط داغ، بهبود راندمان خنک‌سازی، کاهش مصرف انرژی و حفظ عملکرد پایدار سرور ضروری است.

چه از هیت سینک‌های آلومینیومی سنتی، هیت سینک‌های مسی یا هیت سینک‌های پیشرفته با خنک‌کننده مایع استفاده شود، قرارگیری صحیح هیت سینک می‌تواند عملکرد خنک‌سازی مرکز داده را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد و هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد.

هیت سینک چیست؟

قبل از بحث در مورد استراتژی‌های توزیع، مهم است که بدانیم هیت سینک چیست و چه کاری انجام می‌دهد.

هیت سینک یک قطعه مدیریت حرارتی است که برای جذب، پخش و دفع گرمای تولید شده توسط دستگاه‌های الکترونیکی طراحی شده است. این قطعه گرما را از پردازنده، کارت گرافیک، ماژول‌های برق و سایر اجزای پرمصرف به هوای اطراف یا مایع خنک‌کننده منتقل می‌کند.

انواع رایج هیت سینک‌ها برای قطعات الکترونیکی عبارتند از:

• هیت سینک های آلومینیومی

• سینک حرارتی مسی

• اکستروژن سینک حرارتی

• اکستروژن سینک حرارتی آلومینیومی

• هیت سینک

• سینک حرارتی باله دار اسکید دار

• سینک حرارتی صفحه سرد

• سینک حرارتی خنک شونده با مایع

• سینک حرارتی انعطاف‌پذیر

• صفحه سینک حرارتی

• صفحه سینک حرارتی آلومینیومی

• هیت سینک مسی سفارشی

هر نوع بسته به بار حرارتی، الزامات جریان هوا و محیط‌های کاربردی، مزایای منحصر به فردی ارائه می‌دهد.

چرا توزیع کارآمد سینک حرارتی در مراکز داده اهمیت دارد؟

مراکز داده مدرن شامل هزاران سرور هستند که به طور مداوم کار می‌کنند. توزیع نامناسب هیت سینک می‌تواند منجر به موارد زیر شود:

• نقاط داغ (نقاط داغ)

• جریان هوای ناهموار

• افزایش مصرف برق فن

• اثربخشی بالاتر در مصرف برق (pue)

• کاهش قابلیت اطمینان سرور

• کاهش دما و افت عملکرد

توزیع کارآمد سینک حرارتی به موارد زیر کمک می‌کند:

• بهبود راندمان جریان هوا

• مصرف انرژی خنک‌کننده کمتر

• افزایش طول عمر تجهیزات

• افزایش پایداری سرور

• پشتیبانی از استقرار هوش مصنوعی و پردازنده گرافیکی با تراکم بالا

۱. توزیع هیت سینک‌ها بر اساس چگالی گرما

سرورهای مختلف، میزان گرمای متفاوتی تولید می‌کنند.

تجهیزات پرقدرت

مثال‌ها:

• سرورهای هوش مصنوعی

• خوشه‌های پردازنده گرافیکی

• سرورهای اچ پی سی

• سیستم‌های الکترونیک قدرت

این برنامه‌ها اغلب نیاز دارند:

• سینک حرارتی مسی

• هیت سینک

• سینک حرارتی صفحه سرد

• سینک حرارتی خنک شونده با مایع

تجهیزات محاسباتی استاندارد

سرورهای معمولی معمولاً می‌توانند از موارد زیر استفاده کنند:

• هیت سینک های آلومینیومی

• اکستروژن سینک حرارتی

• اکستروژن سینک حرارتی آلومینیومی

قرار دادن هیت سینک‌های با کارایی بالا در رک‌های پرقدرت، از گرمای بیش از حد موضعی جلوگیری می‌کند.

۲. طراحی راهروی گرم و سرد را اجرا کنید

یکی از موثرترین راه‌ها برای توزیع سیستم‌های سینک حرارتی حرارتی، از طریق راهروی گرم و سردِ بسته است.

راهروی سرد

هوای خنک را مستقیماً از سیستم خنک کننده دریافت می کند.

راهروی گرم

هوای گرم خروجی از سرورها را جمع‌آوری می‌کند.

مزایا شامل موارد زیر است:

• بهبود راندمان خنک‌کنندگی

• کاهش گردش مجدد هوا

• کنترل بهتر دما

• هزینه‌های عملیاتی پایین‌تر

توزیع مناسب صفحات سینک حرارتی در این مسیرهای جریان هوا، راندمان حذف گرما را به حداکثر می‌رساند.

۳. برای رک‌های با چگالی بالا از هیت سینک‌های مسی استفاده کنید

یک هیت سینک مسی رسانایی حرارتی بسیار بالاتری نسبت به آلومینیوم ارائه می‌دهد.

مزایا شامل موارد زیر است:

• انتقال حرارت سریع‌تر

• کاهش مقاومت حرارتی

• مدیریت بهتر هات اسپات

• مناسب برای پردازنده‌ها و پردازنده‌های گرافیکی قدرتمند

بسیاری از تولیدکنندگان هیت سینک، هیت سینک‌های مسی سفارشی را برای سرورهای هوش مصنوعی و سیستم‌های محاسباتی با کارایی بالا توصیه می‌کنند.

۴. از فناوری‌های پیشرفته‌ی سینک حرارتی استفاده کنید

هیت سینک

هیت‌سینک لوله حرارتی از فناوری تغییر فاز برای انتقال سریع گرما در سطوح بزرگ استفاده می‌کند.

کاربردها:

• سرورهای پردازنده گرافیکی

• سیستم‌های محاسباتی هوش مصنوعی

• سرورهای تیغه‌ای

سینک حرارتی باله دار اسکید دار

یک هیت سینک پره‌دار دارای اسکید موارد زیر را فراهم می‌کند:

• چگالی بالای باله

• منطقه اتلاف حرارت بزرگ

• عملکرد عالی جریان هوا

این به طور گسترده در محیط‌های سرور فشرده استفاده می‌شود.

سینک حرارتی انعطاف‌پذیر

یک هیت سینک انعطاف‌پذیر می‌تواند با فضاهای نامنظم و چیدمان‌های پیچیده تجهیزات سازگار شود و این امر آن را برای سیستم‌های الکترونیکی تخصصی مفید می‌سازد.

۵. استفاده از خنک‌کننده مایع برای مراکز داده پرقدرت

با افزایش مداوم توان مصرفی سرورها، خنک‌سازی با هوا به تنهایی اغلب کافی نیست.

یک هیت سینک خنک شونده با مایع یا هیت سینک صفحه سرد می‌تواند مستقیماً گرما را از منبع حذف کند.

مزایا شامل موارد زیر است:

• راندمان اتلاف حرارت بسیار بالا

• توزیع یکنواخت دما

• سطح سر و صدای کمتر

• کاهش مصرف انرژی

• میزان pue کمتر از ۱.۲ در مراکز پیشرفته

مراکز داده مدرن هوش مصنوعی به طور فزاینده‌ای به موارد زیر متکی هستند:

• سیستم‌های سینک حرارتی صفحه سرد

• خنک‌کننده مایع مستقیم روی تراشه

• فناوری‌های خنک‌کننده غوطه‌وری

این راهکارها برای مدیریت حرارتی مراکز داده نسل بعدی ضروری می‌شوند.

۶. مواد و طراحی هیت سینک را بهینه کنید

صفحه سینک حرارتی آلومینیومی

یک صفحه سینک حرارتی آلومینیومی موارد زیر را ارائه می‌دهد:

• ساخت و ساز سبک

• کارایی هزینه

• مقاومت در برابر خوردگی

• تولید آسان

سینک آلومینیومی و اکستروژن ها

طرح‌های سینک آلومینیومی و محصولات اکستروژن سینک حرارتی آلومینیومی معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا تعادل بسیار خوبی بین هزینه و عملکرد ایجاد می‌کنند.

چسب حرارتی برای هیت سینک

استفاده از چسب حرارتی مناسب برای نصب هیت سینک موارد زیر را بهبود می‌بخشد:

• عملکرد رابط حرارتی

• راندمان انتقال حرارت

• قابلیت اطمینان بلندمدت

انتخاب مواد و رابط‌های مناسب، حداکثر عملکرد خنک‌کنندگی را تضمین می‌کند.

با تولیدکنندگان حرفه‌ای سینک حرارتی کار کنید

تولیدکنندگان پیشرو در زمینه سینک حرارتی می‌توانند راه‌حل‌های سفارشی ارائه دهند، از جمله:

• تجزیه و تحلیل جریان هوای سفارشی

• شبیه‌سازی‌های حرارتی CFD

• طراحی هیت سینک مسی سفارشی

• تولید اکستروژن سینک حرارتی

• توسعه سینک حرارتی صفحه سرد

• ادغام خنک‌کننده مایع

راهکارهای حرارتی سفارشی اغلب برای مراکز داده مدرن با تراکم بالا ضروری هستند.

درک اینکه هیت سینک چیست و چه کاری انجام می‌دهد، اساس مدیریت حرارتی کارآمد مرکز داده است.

برای توزیع کارآمد هیت سینک‌ها در یک مرکز داده، اپراتورها باید:

1. انواع سینک حرارتی را با چگالی حرارتی سرور مطابقت دهید.

2. راهروی سرد و گرم را بسته نگه دارید.

3. برای تجهیزات پرقدرت از هیت سینک مسی استفاده کنید.

4. در صورت لزوم، از هیت سینک‌های لوله حرارتی و هیت سینک‌های پره‌دار استفاده کنید.

5. برای خوشه‌های هوش مصنوعی و پردازنده‌های گرافیکی، از هیت سینک‌های صفحه‌ای سرد و هیت سینک‌های مایع خنک‌کننده استفاده کنید.

6. بهینه سازی مواد، جریان هوا و رابط های حرارتی.

با افزایش مداوم قدرت محاسبات، استقرار استراتژیک هیت سینک‌ها برای قطعات الکترونیکی همچنان یک عامل حیاتی در بهبود راندمان خنک‌سازی، کاهش مصرف انرژی (PUE) و تضمین عملیات قابل اعتماد مرکز داده خواهد بود.