Gweinydd Platiau Oer Wedi'i Oeri'n Llawn Hylif

 

Er mwyn hyrwyddo datblygiad technoleg oeri hylif ymhellach ac aeddfedu'r ecosystem, mae Inspur Information, mewn cydweithrediad ag Intel, wedi canolbwyntio ar optimeiddio dyluniadau oeri hylif ar gyfer gweinyddwyr dwysedd uchel pwrpas cyffredinol.

 

Yn ogystal â mabwysiadu oeri hylif CPU a GPU yn eang yn y diwydiant, mae archwiliad ac ymchwil manwl wedi'u cynnal ar oeri hylif ar gyfer cof pŵer uchel, gyriannau cyflwr solet (SSDs), cardiau rhwydwaith OCP, PSUs, cardiau PCIe, a modiwlau optegol.

 

Mae'r ymdrech hon wedi arwain at gyflawni'r sylw oeri hylif uchaf yn y diwydiant, gan fodloni gofynion lleoli amrywiol ar gyfer gwahanol lefelau o ddarpariaeth oeri hylif, a darparu galluoedd seilwaith cyffredinol a chymorth technegol amrywiol i gwsmeriaid mewn diwydiannau fel y rhyngrwyd a thelathrebu.

 

Mae'r datblygiad hwn o system plât oer wedi'i oeri'n llawn hylif yn seiliedig ar weinydd cyfrifiadura dwysedd uchel pedwar nod 2U Inspur Information i24. Mae pob nod wedi'i oeri gan hylif yn cynnal dau Brosesydd Scalable Xeon Generation Intel 5th, wedi'u paru â 16 modiwl cof DDR5, un cerdyn ehangu PCIe, ac un cerdyn rhwydwaith OCP 3.0. Gall y system gyfan gefnogi hyd at wyth SSD, gan ddiwallu anghenion storio cwsmeriaid wrth gyflawni pŵer cyfrifiadurol dwysedd uchel.Mae prif gydrannau cynhyrchu gwres y gweinydd yn cynnwys y CPU, cof, cardiau I / O, gyriannau caled lleol, a chyflenwad pŵer siasi.

 

Mae'r datrysiad oeri hylif yn galluogi tua 95% o wres y system i gael ei dynnu'n uniongyrchol gan hylif trwy gyswllt plât oer â'r ffynhonnell wres. Mae'r 5% sy'n weddill o'r gwres yn cael ei gludo i ffwrdd gan y dŵr oeri yn y cyfnewidydd gwres aer-hylif sydd wedi'i leoli y tu ôl i'r PSU, gan gyflawni bron i 100% o ddal gwres hylif ar lefel y system.

 

 

I Cyfansoddiad System a Chynllun Piblinellau

 

1. Trosolwg o'r System Gweinyddwr Wedi'i Oeri'n Llawn Hylif

Mae system gweinydd 2U pedwar nod wedi'i oeri'n llawn hylif yn cynnwys nodau, siasi, awyrennau canol, a modiwlau SSD. Gwireddir y cysylltiad rhwng nodau a chydrannau siasi trwy gysylltiadau cyd-ddall ar gyfer dŵr, pŵer, a signalau trwy gysylltwyr cyflym, pŵer, a chysylltwyr signal.

 

▲ Ffigur 1. Gweinydd 2U Oeri Ton Llawn Pedwar Nod

 

2. Trosolwg o Nod Sengl Gweinyddwr Wedi'i Oeri'n Llawn Hylif

Mae nod y gweinydd sydd wedi'i oeri'n llawn â hylif yn cynnwys cragen nod, mamfwrdd, sglodion CPU, modiwlau cof, plât oer cof, plât oer CPU, plât oer I / O, cyflenwad pŵer, a'r cyfnewidydd gwres cefn ar gyfer y cyflenwad pŵer.

 

▲ Ffigur 2. Nod Gweinydd Llawn Wedi'i Oeri â Hylif

 

 

II Dethol Patrwm Llif a Chyfrifiad Cyfradd Llif

 

Er mwyn symleiddio cymhlethdod dylunio llwybr llif, mae'r gweinydd hwn sydd wedi'i oeri'n llawn hylif yn defnyddio dyluniad llwybr llif cyfres ar gyfer yr oerydd. Mae'r oerydd yn llifo o gydrannau pŵer isel i gydrannau pŵer uchel ar gyfer afradu gwres. Dangosir y cyfeiriad llif manwl yn y diagram a'r tabl isod.

 

▲ Llwybr Llif Cyfres Gweinyddwr 2U Pedwar Nod Llawn wedi'i Oeri â Hylif

 

▲ Tabl 3. Dilyniant Llif Canolig Oeri

 

Cyfradd llif y cwci llawn hylifarwaingweinydd mRydym yn bodloni gofynion oeri y system:

• Er mwyn sicrhau dibynadwyedd hirdymor y deunydd pibellau ochr uwchradd, ni ddylai tymheredd y dŵr dychwelyd ar yr ochr uwchradd fod yn fwy na 65 gradd.
• Er mwyn sicrhau bod holl gydrannau'r gweinydd sydd wedi'i oeri'n llawn hylif yn bodloni'r gofynion oeri o fewn yr amodau terfyn diffiniedig, dewisir plât oer copr a PG25 ar gyfer dadansoddiad dylunio cyfradd llif.

 

Er mwyn bodloni'r gofyniad nad yw tymheredd y dŵr dychwelyd ar yr ochr uwchradd yn fwy na 65 gradd, cyfrifir y gyfradd llif isaf o PG25 fesul nod, Qmin, gan ddefnyddio'r fformiwla ganlynol:

 

Qmin =Psys / (ρ * C * ∆T) ≈ 1.3 LPM

 

 

III Dyluniad Cydran Allweddol y Plât Oer Gweinyddwr Wedi'i Oeri'n Llawn Hylif

 

1. Dyluniad Plât Oer CPU

Mae'r modiwl plât oer CPU yn ddyluniad cyfeirio wedi'i optimeiddio yn seiliedig ar ofynion dylunio plât oer 5ed Generation Xeon Processor Scalable Intel. Mae'n ystyried ffactorau megis oeri, perfformiad strwythurol, cyfradd cynnyrch, cost, a chydnawsedd â gwahanol ddeunyddiau. Mae plât oer y CPU yn cynnwys braced alwminiwm plât oer CPU yn bennaf, plât oer CPU, a chysylltwyr plât oer.

 

▲ Ffigur 4. Modiwl Plât Oer CPU

 

2. Dyluniad Oeri Hylif Cof

Mae'r dyluniad oeri hylif cof yn mabwysiadu datrysiad oeri hylif heatsink cysgu arloesol, a enwir ar ôl y modiwlau cof sy'n cael eu trefnu fel cysgwyr ar drac rheilffordd. Mae'r ateb hwn yn cyfuno oeri aer traddodiadol ac oeri plât oer. Mae'r heatsink, sydd â phibellau gwres adeiledig (neu blatiau alwminiwm / copr pur, Siambr Anwedd, ac ati), yn trosglwyddo gwres o'r modiwlau cof i'r ddau ben. Yna caiff y gwres ei drosglwyddo i'r plât oer trwy badiau thermol dethol, ac yn olaf, mae'r oerydd o fewn y plât oer yn cludo'r gwres i ffwrdd, gan gyflawni oeri cof.

 

Gellir cydosod y cof a'r heatsink i'r uned cynnal a chadw lleiaf y tu allan i'r system (y cyfeirir ato o hyn ymlaen fel y modiwl cof). Mae'r plât oer cof yn cynnwys strwythur gosod modiwl cof i sicrhau cyswllt da rhwng y heatsink a'r plât oer cof. Gellir sicrhau'r strwythur gosod hwn â sgriwiau neu ei gynnal heb offer yn ôl yr angen. Mae brig y plât oer cof yn oeri'r cof, tra gall y gwaelod oeri cydrannau eraill sy'n cynhyrchu gwres ar y famfwrdd, fel VRs. Er mwyn symleiddio'r dyluniad cof plât oer, gellir dylunio braced addasydd rhwng y cof a'r motherboard i gwrdd â chyfyngiadau uchder gwahanol famfyrddau.

 

▲ Ffigur 5.Sleeper Sinc Gwres Ateb Oeri Hylif

 

O'i gymharu â'r datrysiadau oeri hylif cof tiwbiau presennol ar y farchnad, mae gan yr ateb oeri hylif heatsink sleeper y prif fanteision canlynol:

 

Cynnal a Chadw Hawdd:Mae cynnal a chadw cof mor syml â chynnal modiwl cof wedi'i oeri ag aer, heb yr angen i gael gwared ar y heatsink a'r caewyr. Mae hyn yn gwella'n fawr effeithlonrwydd cynulliad a dibynadwyedd cof wedi'i oeri gan hylif, gan leihau'r difrod posibl i sglodion cof a phadiau thermol yn ystod dadosod ac ail-gydosod yn y system.

 

Cydnawsedd Da:Nid yw gwahanol drwch sglodion cof a bylchau cof yn effeithio ar berfformiad afradu gwres yr ateb hwn. Mae'n gydnaws ag isafswm gofod cof o 7.5mm ac i fyny. Mae dyluniad datgysylltu'r heatsink a'r plât oer yn caniatáu ailddefnyddio a safoni oeri hylif cof.

 

Cost-effeithiolrwydd uwch:Gellir dewis y heatsink cof yn seiliedig ar ddefnydd pŵer cof, gyda gwahanol brosesau a thechnolegau oeri, a gellir ffurfweddu'r maint yn ôl yr angen yn ôl y cof. Mewn senario gofod cof 7.5mm, gall ddiwallu anghenion oeri modiwlau cof sy'n fwy na 30W.

 

Rhwyddineb Gweithgynhyrchu a Chynulliad:Nid oes unrhyw diwbiau oeri hylif rhwng slotiau cof, gan ddileu'r angen am weldio tiwb cymhleth a rheoli prosesau. Gellir defnyddio'r heatsink traddodiadol wedi'i oeri ag aer a phrosesau gweithgynhyrchu plât oer CPU cyffredinol. Wrth gydosod y heatsink, nid yw'r perfformiad afradu gwres yn sensitif i oddefiannau rhwng y heatsink a'r famfwrdd i'r cyfeiriad sy'n berpendicwlar i'r awyren sglodion cof, gan osgoi cyswllt thermol gwael a gwneud y cynulliad yn haws.

 

Dibynadwyedd Da:Mae'r datrysiad oeri hylif cysgu yn osgoi difrod posibl i sglodion cof a phadiau thermol yn ystod y cynulliad a gall wrthsefyll mewnosodiadau a thynnu lluosog. Yn ogystal, mae'n atal y risg o fethiant cyswllt signal a achosir gan ogwyddo rhwng cof a slotiau ar ôl gosod yr atebion oeri hylif cof a thiwbiau, gan wella dibynadwyedd system yn sylweddol.

 

3. Dyluniad Oeri Hylif Gyriant Caled

Mae'r datrysiad oeri hylif gyriant cyflwr solet arloesol (SSD) yn defnyddio heatsink gyda phibellau gwres adeiledig i drosglwyddo gwres o ardal y gyriant caled i'r plât oer y tu allan i ardal y gyriant caled trwy gysylltiad uniongyrchol â phadiau thermol, gan gyflawni cyfnewid gwres.

 

Mae'r datrysiad oeri hylif SSD hwn yn bennaf yn cynnwys modiwl SSD sydd â heatsink, plât oer SSD, mecanwaith cloi modiwl gyriant caled, a braced gyriant caled. Mae'r mecanwaith cloi modiwl gyriant caled wedi'i osod ar fraced y gyriant caled i ddarparu grym rhaglwytho priodol, gan sicrhau dibynadwyedd cyswllt hirdymor rhwng y modiwl SSD a'r plât oer SSD. Er mwyn hwyluso gosod dolen plât oer y gyriant caled mewn man cyfyng, mae braced y gyriant caled wedi'i ddylunio gyda dull gosod math drôr i gyfeiriad dyfnder y gweinydd.

 

▲ Ffigur 6. Datrysiad Oeri Hylif Gyriant Soled-Wladwriaeth Arloesol

 

Mae nodweddion uwch yr ateb hwn o'i gymharu ag ymdrechion oeri hylif gyriant caled presennol yn y diwydiant yn cynnwys:

 

• Yn cefnogi dros 30 o gyfnewidiadau poeth heb bŵer system i ffwrdd.
• Dim risg o ddifrod cneifio i ddeunyddiau rhyngwyneb thermol yn ystod gosod gyriant caled; mae dyluniad y mecanwaith cloi yn sicrhau dibynadwyedd cyswllt hirdymor.
• Gofynion prosesu isel ar gyfer yr ateb oeri hylif; dim ond oeri aer traddodiadol a thechnegau prosesu plât oer CPU sydd eu hangen.
• Dim dyluniad dŵr rhwng gyriannau caled; gall gyriannau caled lluosog rannu'r un plât oer, gan leihau nifer y cymalau a lleihau'r risg o ollyngiadau.
• Yn addasu'n hyblyg i systemau gyda gwahanol drwch a meintiau o yriannau cyflwr solet (SSDs).

 

4. Dyluniad Oeri Hylif Cerdyn PCIe/OCP

 

Ateb Oeri Hylif PCIe

Mae datrysiad oeri hylif cerdyn PCIe yn seiliedig ar y cerdyn PCIe sydd wedi'i oeri ag aer presennol. Mae'n cyflawni oeri ar gyfer y modiwl optegol a'r prif sglodion ar y cerdyn PCIe trwy ddatblygu modiwl oeri cerdyn PCIe a all gysylltu â phlât oer y system. Mae'r gwres o'r modiwl optegol yn cael ei drosglwyddo trwy bibellau gwres i'r prif fodiwl oeri ar y sglodion cerdyn PCIe, ac yna mae'r modiwl oeri yn cyfnewid gwres gyda'r plât oer IO trwy ddeunydd rhyngwyneb thermol priodol.

 

Mae'r cerdyn PCIe wedi'i oeri â hylif yn bennaf yn cynnwys clip sinc gwres QSFP, modiwl oeri sglodion PCIe, a'r cerdyn PCIe ei hun. Mae'r clip sinc gwres QSFP wedi'i gynllunio gydag elastigedd priodol i sicrhau arnofio priodol pan fydd y sinc gwres QSFP a'r cawell ar y modiwl oeri PCIe yn cael eu paru, gan ddarparu profiad defnyddiwr da, osgoi difrod i'r modiwl optegol, a sicrhau cyswllt sefydlog ar gyfer oeri effeithiol.

 

▲ Ffigur 7. Modiwl Oeri Hylif Cerdyn PCle

 

OCP3.0 Ateb Oeri Hylif

Mae'r ateb oeri hylif cerdyn OCP3.0 yn debyg i'r cerdyn PCIe, lle mae heatsink wedi'i oeri gan hylif yn cael ei ddefnyddio ar gyfer y cerdyn OCP3.0. Mae'r gwres a gynhyrchir gan y sglodion ar y cerdyn yn cael ei drosglwyddo i'r heatsink wedi'i oeri â hylif, ac mae'r gwres yn cael ei wasgaru o'r diwedd trwy gyswllt rhwng y heatsink a phlât oer IO y system.

 

Mae'r modiwl oeri hylif OCP3.0 yn bennaf yn cynnwys y modiwl heatsink, y cerdyn OCP3.0, a'i fraced. Oherwydd cyfyngiadau gofod, defnyddir sgriw gwanwyn fel y mecanwaith cloi i sicrhau dibynadwyedd cyswllt hirdymor rhwng y modiwl heatsink a'r plât oer IO ar ôl i'r cerdyn OCP3.0 sydd wedi'i oeri â hylif gael ei ymgynnull.

 

▲ Ffigur 8. OCp3.0 Modiwl Oeri Hylif

 

O ystyried pa mor hawdd yw cynnal a chadw yn y dyfodol a'r angen am gyfnewidiadau poeth lluosog o'r cerdyn OCP3.0, mae dyluniad y mecanwaith cloi a'r dewis o ddeunyddiau rhyngwyneb thermol wedi'u hoptimeiddio i wella dibynadwyedd cyffredinol a rhwyddineb gweithredu a chynnal a chadw.

 

IO Ateb Plât Oer

Mae plât oer IO yn blât oer amlswyddogaethol sydd nid yn unig yn gwasgaru gwres o'r cydrannau gwresogi yn ardal IO y famfwrdd ond sydd hefyd yn oeri'r cerdyn PCIe wedi'i oeri gan hylif a'r cerdyn OCP3.0 wedi'i oeri â hylif.

 

▲ Ffigur 9. lO Plât Oer

 

▲ Ffigur 10. Lleoliad Cerdyn PCle Wedi'i Oeri â Hylif, OCP3.0 wedi'i Oeri â Hylif, a Phlât Oer IO

 

Mae plât oer IO yn bennaf yn cynnwys corff plât oer IO a sianeli tiwb copr. Mae corff plât oer IO wedi'i wneud o aloi alwminiwm, tra bod y tiwbiau copr yn gyfrifol am y sianeli hylif oeri a gwella afradu gwres. Mae angen optimeiddio'r dyluniad penodol yn seiliedig ar gynllun y famfwrdd a gofynion oeri cydrannau. Mae'r modiwlau heatsink ar y cerdyn PCIe wedi'i oeri â hylif a'r cerdyn OCP3 wedi'i oeri â hylif.0 yn cysylltu â phlât oer IO ar hyd y cyfeiriad saeth. Mae angen i'r dewis deunydd ar gyfer y sianeli hylif oeri ystyried cydnawsedd â hylif oeri piblinell y system a deunyddiau gwlychu.

 

Mae'r datrysiad oeri hylif plât oer IO hwn yn bodloni gofynion cydosod aml-ddimensiwn cydrannau lluosog. Mae'r defnydd cymysg o ddeunyddiau copr ac alwminiwm yn mynd i'r afael â materion cydnawsedd deunyddiau, yn sicrhau effeithiolrwydd oeri, yn helpu i leihau pwysau'r plât oer 60%, ac yn lleihau costau.

 

5. Dyluniad Plât Oer Cyflenwad Pŵer

Mae'r datrysiad oeri hylif cyflenwad pŵer yn golygu oeri aer gwacáu'r gefnogwr PSU trwy gysylltu cyfnewidydd gwres aer-i-hylif allanol â'r cyflenwad pŵer aer-oeri presennol, a thrwy hynny leihau cynhesu'r system o amgylchedd allanol y ganolfan ddata.

 

Mae gan y cyfnewidydd gwres cefn PSU strwythur aml-haen, gyda sianeli ac esgyll wedi'u pentyrru ar ei gilydd. Rhaid i faint y cyfnewidydd gwres cefn PSU gydbwyso gofynion oeri, pwysau a chost wrth sicrhau nad yw'n ymyrryd â swyddogaeth mewnosod / tynnu llinyn pŵer ac yn cwrdd â chyfyngiadau gofod cabinet y system. Mae'r cyfnewidydd gwres cefn PSU wedi'i osod yn annibynnol ar y braced nod.

 

▲ Ffigwr 11. Cyfnewidydd Gwres Cefn PSU

 

Mae'r datrysiad oeri hylif cyflenwad pŵer arloesol hwn yn dileu'r angen am ddatblygu cyflenwadau pŵer oeri hylif newydd, gan fyrhau'r cylch datblygu a lleihau costau datblygu. Mae ei hyblygrwydd rhagorol yn caniatáu iddo addasu'n hyblyg i atebion cyflenwad pŵer gan werthwyr lluosog, gan arbed mwy na 60% o'i gymharu â chyflenwadau pŵer wedi'u hoeri â hylif wedi'u haddasu.

 

Ar gyfer cymwysiadau sy'n cynnwys cypyrddau cyfan, gall oeri hylif y cyflenwad pŵer hefyd ddefnyddio datrysiad cyfnewidydd gwres hylif aer canolog. Mae hyn yn golygu selio drysau blaen a chefn y cabinet a gosod cyfnewidydd gwres hylif-aer canolog ar waelod y cabinet, gan ddisodli'r strwythur cyfnewidydd gwres hylif aer dosbarthedig y tu ôl i'r PSU gydag un canolog.

 

Mae'r cyfnewidydd gwres hylif aer canolog yn cynnwys esgyll rhychog alwminiwm wedi'u gorchuddio â haen hydroffilig i wella cyfnewid gwres, ynghyd â chyfernod trosglwyddo gwres uchel o bibellau copr. Gall ddarparu o leiaf 8kW o gapasiti oeri gyda gwahaniaeth tymheredd 10 gradd. Mae llwybr llif y cyfnewidydd gwres wedi'i optimeiddio trwy efelychiad i drin mwy o lif ar wrthwynebiad isel. Mae'n cynnwys dyluniad gwrth-anwedd a chanfod gollyngiadau cynhwysfawr i ddileu risgiau diogelwch. Mae dyluniad colfach arbennig yn bodloni gofynion llwyth uchel, ac mae dyluniad cysylltiad slot cerdyn yn hwyluso gosod a chynnal a chadw.

 

Gyda dros 95% o'r gwres o un gweinydd wedi'i oeri â hylif yn cael ei reoli gan y plât oer, mae angen i'r cyfnewidydd gwres hylif aer drin llai na 5% o'r gwres. Dim ond 40-50W o gyfnewid gwres aer-hylif sydd ei angen ar bob nod, ac mae un cyfnewidydd gwres hylif-aer canolog yn cefnogi 8kW o gapasiti cyfnewid gwres, gan ddarparu ar gyfer oeri ar gyfer dim llai na 150 nod, am gost llawer is na 150 wedi'i ddosbarthu cyfnewidwyr gwres aer-hylif.

 

Mae'r datrysiad hwn yn caniatáu i gyflenwadau pŵer y gweinydd aros heb eu haddasu, gyda'r gwres a gynhyrchir yn cael ei gasglu a'i gyfnewid yn unffurf gan y cyfnewidydd gwres hylif aer canolog yng nghefn y cabinet. Mae'r gwres yn ffurfio cylchrediad hunangynhwysol o fewn y cabinet, yn cael unrhyw effaith ar amgylchedd y ganolfan ddata, yn wirioneddol gyflawni "Rack fel cyfrifiadur."