S rychlým rozvojem digitální ekonomiky poptávka po výpočetním výkonu v datových centrech exponenciálně roste a problém s odvodem tepla u tradičních vzduchem-chlazených serverů se stává stále významnějším ve scénářích s vysokou-hustotou výpočetní techniky. Technologie kapalinového chlazení se stala důležitým směrem vývoje pro řešení chlazení datových center s vyšší účinností odvodu tepla a nižší spotřebou energie. V základní architektuře kapalinou chlazených serverů jsou klíčové-propojovací desky s vysokou hustotou. Nesou pouze efektivní přenos signálů a napájení, ale také spolupracují se systémem kapalinového chlazení na podpoře stabilního provozu a uvolnění výkonu serverů.
1, Propojovací deska s vysokou hustotou: "jádro připojení" kapalinou chlazených serverů
Základním požadavkem kapalinou chlazených serverů je dosažení vyšší hustoty výpočetního výkonu na omezeném prostoru, což klade přísné požadavky na integraci a efektivitu připojení interních komponent. Propojovací deska s vysokou-hustotou kapalinou chlazených serverů slouží jako spojovací nosič mezi různými základními komponentami v rámci serveru, jako jsou CPU, GPU, paměť, úložné moduly a moduly chlazení kapalinou. Jeho základní hodnota spočívá v prolomení prostorových omezení tradičních způsobů propojení prostřednictvím optimalizovaného návrhu kabeláže a kompaktního konstrukčního uspořádání, čímž se dosahuje přenosových cílů „malý objem, velká šířka pásma a nízké ztráty“.
Ve srovnání s propojovacími komponenty tradičních serverů má propojovací deska s vysokou{0}}hustotou určená pro kapalinou chlazené servery obzvláště významnou výhodu v „hustotě“. Na jedné straně může integrovat více signálových rozhraní a napájecích kanálů na jednotku plochy, například jednu propojovací desku, která může současně podporovat interakci signálu mezi více-výkonnými procesory a také přesné přidělování více napájecích zdrojů, čímž se zabrání redundanci připojení způsobené disperzí komponent; Na druhou stranu je jeho propojovací vzdálenost kratší, což může efektivně snížit zpoždění a útlum při přenosu signálu a poskytuje stabilní „záruku signálu“ pro vysokorychlostní-výpočetní servery. V kapalinových chladicích systémech musí být propojovací deska také prostorově kompatibilní s chladicími komponenty, jako jsou studené desky a potrubí. Je nutné zajistit, aby nebránila cirkulační cestě chladiva, a napomáhat odvodu tepla prostřednictvím rozumného uspořádání, aby se zabránilo vlivu místní akumulace tepla na přenosový výkon.
2, Klíčová vlastnost: „hardcore schopnost“ přizpůsobená scénářům chlazení kapalin
Pracovní prostředí kapalinou chlazených serverů se výrazně liší od tradičních vzduchem-chlazených serverů, protože přicházejí po dlouhou dobu do těsného kontaktu s chladicí kapalinou a musí odolávat teplotnímu tlaku způsobenému vyšší hustotou výpočetního výkonu. Proto má propojovací deska s vysokou{2}}hustotou kapalinou chlazených serverů řadu klíčových vlastností, které jsou vhodné pro scénáře kapalinového chlazení:
Za prvé, má vynikající odolnost vůči vysokým teplotám a izolační výkon. Při provozu kapalinou chlazených serverů může teplota v určitých oblastech dosáhnout vysoké úrovně a přítomnost chladicí kapaliny klade vyšší požadavky na izolaci propojovacích desek. Propojovací desky s vysokou hustotou pro kapalinou chlazené servery obvykle používají vysoce-výkonné substráty a izolační povlaky, které dokážou udržet stabilní fyzickou strukturu a elektrický výkon v prostředí s vysokou teplotou a účinně izolovat chladicí kapalinu od vnitřních obvodů, čímž se zabrání bezpečnostním rizikům, jako jsou zkraty.
Za druhé, vysoká spolehlivost a antivibrační schopnost. Provoz vodních čerpadel a každodenní údržba serverů v systémech kapalného chlazení může generovat určité vibrace a propojovací deska jako spojovací prvek jádra přímo ovlivňuje celkový provoz serveru z hlediska stability připojení. Tento typ propojovací desky může díky optimalizované technologii balení a vyztužení účinně odolávat vlivu vibrací, zajistit pevnost spojů rozhraní a snížit riziko špatného kontaktu a jiných poruch způsobených vibracemi.
Kromě toho je jednou z jeho důležitých vlastností také schopnost pomoci při účinném odvodu tepla. Přestože systémy kapalinového chlazení hrají hlavní roli při rozptylu tepla, propojovací desky s vysokou hustotou také samy o sobě vytvářejí určité množství tepla při přenosu signálů a elektřiny. Některé-propojovací desky s vysokou hustotou pro kapalinou chlazené servery budou používat speciální konstrukční návrhy, jako jsou vyhrazené kanály pro odvod tepla a materiály s dobrou tepelnou vodivostí, k přenosu tepla, které samy vytvářejí, do systému kapalinového chlazení, čímž se dále zlepší celková účinnost odvodu tepla serverů.
3, Aplikační scénář: Podpora upgradu požadavků na výpočetní výkon ve více oblastech
S rychlým rozvojem technologií, jako je 5G, umělá inteligence, velká data a cloud computing, poptávka po výpočetním výkonu v různých odvětvích neustále roste. Kapalinou chlazené servery jsou široce používány v mnoha scénářích s vysokou výpočetní hustotou a v těchto scénářích hraje důležitou roli také propojovací deska s vysokou-hustotou kapalinou chlazených serverů jako základní součást kapalinou chlazených serverů.
Ve scénářích školení a vyvozování umělé inteligence jsou servery s umělou inteligencí obvykle vybaveny několika vysoce výkonnými -GPU s extrémně vysokou hustotou výpočetního výkonu a naléhavými požadavky na chlazení. Desky s vysokou hustotou propojení mohou dosáhnout vysokorychlostního propojení signálů mezi více GPU, CPU a pamětí, což podporuje miliardy výpočetních úloh za sekundu. Zároveň spolupracují se systémy kapalinového chlazení, aby zajistily, že GPU běží v prostředí se stabilní teplotou, čímž se zabrání degradaci výpočetního výkonu nebo poškození hardwaru způsobenému vysokými teplotami.
Ve scénářích datových center cloud computingu vyžadují velké-klastry serverů efektivní plánování zdrojů a možnosti přenosu dat. Kapalinou chlazené servery se staly důležitou volbou pro datová centra cloud computingu kvůli jejich výhodám nízké spotřeby energie a vysoké účinnosti odvodu tepla. Propojovací deska s vysokou-hustotou je zodpovědná za propojení vnitřních součástí serveru s externími sítěmi a úložnými zařízeními. Prostřednictvím vysoké šířky pásma a přenosového výkonu s nízkou latencí zlepšuje celkovou provozní efektivitu datového centra a splňuje potřeby rychlého zpracování a přenosu masivních dat ve scénářích cloud computingu.
Ve vysoce{0}}výkonných výpočetních scénářích, jako je předpověď počasí, simulace letectví, biofarmaceutika atd., musí mít servery silné paralelní výpočetní schopnosti a hustota výpočetního výkonu jednoho serveru daleko převyšuje běžné scénáře. Propojovací desky s vysokou hustotou mohou poskytovat účinnou podporu propojení pro více procesorů, akceleračních karet a dalších komponent v serverech HPC, zajistit spolupráci mezi komponentami a zároveň se přizpůsobit požadavkům na odvod tepla kapalinových chladicích systémů a poskytnout záruky stabilního provozu vysoce-výkonných výpočetních úloh.
4, Opatření pro odběr vzorků: klíčové kroky k zajištění výkonu a přizpůsobivosti produktu
Vzorkování propojovacích desek s vysokou{0}}hustotou pro kapalinou chlazené servery je základní fází přechodu od návrhu k hromadné výrobě, která přímo ovlivňuje, zda se produkt dokáže přizpůsobit scénářům kapalinového chlazení a splnit požadavky na výkon. Během procesu vzorkování je důležité věnovat velkou pozornost následujícím opatřením, abyste se vyhnuli potenciálním produkčním rizikům nebo nesouladu s výkonem-způsobeným přehlíženými detaily:
(1) Před odběrem vzorků: Ujasněte si požadavky a výběr materiálu
Před vzorkováním je nutné plně sladit požadavky s návrhářským týmem a následnými prodejci serverů, zejména pokud jde o speciální požadavky scénářů kapalinového chlazení. Na jedné straně je nutné objasnit ukazatele elektrického výkonu propojovací desky, jako je šířka přenosového pásma, práh útlumu signálu, přesnost distribuce energie atd., aby se zajistilo, že vzorkované produkty budou odpovídat požadavkům na přenos výpočetního výkonu serveru; Na druhou stranu je nutné se zaměřit na potvrzení požadavků na adaptabilitu prostředí v prostředích chlazených kapalinou, jako je rozsah provozních teplot, kompatibilita chladicí kapaliny a úroveň vibrací atd., aby se zabránilo odchylkám ve vzorkování způsobeným nejasnými požadavky.
Výběr materiálu je základem úspěšného vzorkování a prioritou by mělo být přizpůsobení se charakteristikám scénářů chlazení kapalin. Substrát by měl být vybrán z materiálů odolných vůči vysokým teplotám a nízkým dielektrickým ztrátám, aby byl zajištěn stabilní elektrický výkon i ve vysokoteplotním prostředí kapalinou chlazených serverů; Izolační povlak by měl být typu, který je odolný vůči korozi chladicí kapaliny a má vysokou izolační pevnost, aby se zabránilo pronikání chladicí kapaliny způsobovat zkraty v okruhu; Pro oblasti, které vyžadují pomocný odvod tepla, lze ke zlepšení účinnosti přenosu tepla použít kovové substráty nebo tepelně vodivá lepidla s vysokou tepelnou vodivostí. Materiály musí zároveň vyhovovat průmyslovým ekologickým standardům, aby nedošlo k ovlivnění vnitřního prostředí serveru v důsledku uvolňování škodlivých látek.
(2) Proces odběru vzorků: přísná kontrola přesnosti procesu a rozměrů
Řízení procesu přímo určuje stabilitu výkonu propojovacích desek a zvláštní pozornost je třeba věnovat-procesům elektroinstalace, vrtání a pájení s vysokou hustotou. Při použití vodičů s vysokou-hustotou musí šířka a rozteč vedení přesně odpovídat požadavkům návrhu, aby nedocházelo k nedostatečné proudové zatížitelnosti v důsledku tenké šířky vedení nebo přeslechů signálu způsobených malou vzdáleností vedení; Během procesu vrtání je nutné přísně kontrolovat toleranci otvoru a přesnost polohy otvoru, zejména u polohovacích otvorů, které jsou připojeny ke komponentám chlazeným kapalinou, aby se zabránilo tomu, že propojovací desku nebude možné přesně sestavit se studenou deskou a potrubím kvůli odchylce polohy otvoru; Proces svařování vyžaduje bezolovnatou svařovací technologii a teplotu a čas svařování je třeba upravit podle typu součásti, aby nedošlo k poškození substrátu nebo součásti v důsledku vysoké teploty. Zároveň zajistěte, aby pájené spoje byly plné a bez virtuálního pájení, a zvyšte spolehlivost spoje.
Rozměrová přesnost je klíčem k přizpůsobení propojovacích desek prostoru kapalinou chlazených serverů a je vyžadována přísná kontrola celkových rozměrů a místních konstrukčních tolerancí. Vzhledem ke kompaktnímu vnitřnímu prostoru kapalinou chlazeného serveru je nutné zajistit, aby velikost propojovací desky odpovídala instalačnímu prostoru, aby se předešlo selhání instalace nebo uvolnění způsobené nevhodným rozměrem; U částí rozhraní, které se propojují s jinými součástmi, jako jsou sloty CPU a paměťová rozhraní, je nutné zajistit, aby velikost rozhraní a mezera mezi součástmi odpovídaly standardům, aby se předešlo problémům se špatným kontaktem nebo instalací způsobenými problémy s mezerami. Kromě toho je nutné zkontrolovat rovinnost propojovací desky, aby nedošlo k nesprávnému spojení s kapalinou chlazenými součástkami v důsledku deformace, která může ovlivnit účinek odvodu tepla.
(3) Po odběru vzorků: komplexní testování a ověření scénáře
Po dokončení vzorku je nutné provést komplexní testování výkonu a ověření scénáře, aby bylo zajištěno, že produkt splňuje požadavky. Testování elektrického výkonu by mělo zahrnovat integritu signálu, integritu napájení a izolační výkon: testování integrity signálu může měřit ztrátu přenosu a ztrátu návratu prostřednictvím síťového analyzátoru, aby bylo zajištěno, že útlum signálu splňuje požadavky v rámci projektované šířky pásma; Testování integrity napájení vyžaduje měření zvlnění napětí a šumu, aby byla zajištěna stabilní distribuce energie; Testování izolačního výkonu vyžaduje použití jmenovitého napětí pomocí zkoušečky napětí pro testování izolačního odporu a odolnosti hodnot napětí, aby se zabránilo selhání izolace.
Testování přizpůsobivosti prostředí vyžaduje simulaci skutečného pracovního scénáře kapalinou chlazených serverů, včetně testování stárnutí- při vysoké teplotě, testování ponořením do chladicí kapaliny a testování vibrací. Testování stárnutí při vysokých teplotách může nepřetržitě testovat propojovací desku v prostředí s vysokou-teplotou a vysokou vlhkostí, pozorovat změny v jejím elektrickém výkonu a ověřovat její schopnost odolávat vysokým teplotám a vysoké vlhkosti; Zkouška ponořením do chladicí kapaliny vyžaduje ponoření propojovací desky do běžně používané chladicí kapaliny pro servery a po nepřetržitém testování kontrolu vzhledu a izolačního výkonu, aby se zajistilo, že nedochází ke korozi nebo průniku; Vibrační test by měl být proveden podle norem úrovně vibrací serveru. Po testu zkontrolujte, zda jsou pájené spoje a rozhraní uvolněné, a ověřte antivibrační schopnost.
Kromě toho je nutné provést ověření kompatibility sestavy skutečným sestavením vzorkované propojovací desky s kapalinou chlazenými součástkami a součástmi jádra serveru a kontrolou, zda je sestava hladká a zda jsou rozhraní v dobrém kontaktu. Současně by měl být testován účinek rozptylu tepla ve smontovaném stavu. Rozložení teploty propojovací desky by mělo být měřeno infračervenou termokamerou, aby se zajistilo, že teplota hotspotu nepřekročí návrhový práh. Do následné sériové výroby mohou vstoupit pouze prototypové produkty, které prošly všemi testy a validacemi.
V procesu propagace transformace datových center směrem k vysoké{0}}hustotě, vysoké{1}}efektivitě a nízké{2}}spotřebě energie prostřednictvím kapalinou chlazených serverů slouží propojovací deska s vysokou{3}}hustotou kapalinou chlazených serverů jako základní součást připojení a její výkon a kvalita přímo ovlivňují provozní efektivitu a spolehlivost kapalinou chlazených serverů. Vědecký a přísný proces vzorkování je klíčem k zajištění toho, že propojovací desky s vysokou{5}}hustotou jsou vhodné pro scénáře chlazení kapalinou a splňují požadavky na výkon.