Với nhu cầu ngày càng tăng về trí tuệ nhân tạo (AI) và cải thiện mật độ điện, các trung tâm dữ liệu đang phải đối mặt với những thách thức quản lý nhiệt chưa từng có.Kiểm tra nhiệt độ thời gian thực chính xác là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất và hiệu quả trong khi ngăn ngừa quá nóngCác giải pháp phát hiện này phải chính xác, đáp ứng nhanh, mạnh mẽ và có khả năng đối phó với tải nhiệt thay đổi nhanh trên các thiết bị nhạy cao.
Bài viết này sẽ khám phá những thách thức quản lý nhiệt mà các nhà thiết kế trung tâm dữ liệu AI hiện đại phải đối mặt và cung cấp một phân tích chi tiết về các hệ thống làm mát khác nhau, bao gồm điều hòa không khí,làm mát ngâm, và các giải pháp quản lý nhiệt.giới thiệu các giải pháp nhiệt điện tử hệ số nhiệt độ âm (NTC) của EPCOS (TDK) và giải thích cách sử dụng các giải pháp này để giải quyết các thách thức quản lý nhiệt.
Tại sao các trung tâm dữ liệu AI sẽ mang lại những thách thức quản lý nhiệt mới?
Phần cứng AI như đơn vị xử lý đồ họa (GPU) và đơn vị xử lý tensor (TPU) thường tiêu thụ nhiều năng lượng hơn các đơn vị xử lý trung tâm (CPU) truyền thống.Trung tâm dữ liệu tập trung vào AI thường có mật độ điện tương đối cao và các điểm nóng tập trung, làm cho nó khó quản lý bằng cách sử dụng phương pháp làm mát truyền thống.
Tệ hơn nữa, khối lượng công việc AI thường thay đổi rất nhiều, và trong quá trình đào tạo củng cố hoặc các hoạt động suy luận, tải nhiệt có thể tăng nhanh chóng.những tình huống này có thể dẫn đến suy giảm hiệu suất, thời gian ngừng hoạt động không được lên kế hoạch, và sự suy giảm tăng tốc phần cứng.
Để đáp ứng những nhu cầu mới nổi này, các phương pháp làm mát tiên tiến hơn cần phải được áp dụng cho trung tâm dữ liệu.hoặc bộ trao đổi nhiệt trực tiếp với các thiết bị công suất cao như CPUNgoài ra, phương pháp làm mát ngâm cũng có thể được chọn, liên quan đến việc ngâm toàn bộ máy chủ trong chất lỏng không dẫn.
Điều hòa không khí cũng đang trải qua nhiều cải tiến khác nhau.Các đơn vị làm mát giữa hàng và các đơn vị làm mát tích hợp trong tủ có thể cung cấp hệ thống làm mát khu vực trên cơ sở toàn bộ hệ thống điều hòa không khí phòng máy tính, nghĩa là phản ứng trong thời gian thực với các vấn đề quá nóng địa phương.
Mặc dù các điều kiện cụ thể của các hệ thống làm mát này khác nhau, nhưng tất cả chúng đều thúc đẩy nhu cầu giám sát nhiệt độ với sự phân phối rộng hơn và phản ứng nhanh hơn.Bài viết này lấy hệ thống làm mát chip kết nối trực tiếp như một ví dụ. Mỗi chip mục tiêu cần phải được trang bị một cảm biến tản nhiệt để đảm bảo các tiêu chuẩn nhiệt độ được duy trì.và các cảm biến khác cần phải được lắp đặt trên thiết bị phân phối chất làm mát và bộ trao đổi nhiệt để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.
Ưu điểm của các cảm biến nhiệt cục NTC trong các ứng dụng trung tâm dữ liệu
NTC thermistors có thể đáp ứng tất cả các yêu cầu này. Như tên của nó cho thấy, sức đề kháng của NTC cảm biến giảm với nhiệt độ tăng.Điều này đạt được thông qua một phần tử gốm oxit nhạy nhiệt nhỏ được bao bọc trong vỏ bảo vệ kim loại hoặc nhựa epoxy.
Hình 1 cho thấy đường cong kháng nhiệt độ điển hình của một thermistor với điện trở 2-5 k Ω tại 25 ° C. Như được hiển thị trong hình, càng lớn,càng phù hợp với các ứng dụng nhiệt độ cao bởi vì thay đổi điện trở dễ đo hơn.
Biểu đồ đường cong kháng nhiệt độ điển hình
Hình 1: Đường cong kháng nhiệt độ điển hình của một nhiệt điện với giá trị định số từ 2 k Ω đến 5 k Ω ở 25 ° C (nguồn hình ảnh: EPCOS (TDK))
Những lợi thế mà NTC thermistors mang lại cho các trung tâm dữ liệu AI bao gồm
Độ chính xác cao và phản ứng nhanh: cực kỳ nhạy cảm với những thay đổi nhiệt độ nhỏ, và do khối lượng nhiệt nhỏ, tốc độ phản ứng nhanh.Các tính năng này cho phép các bộ nhiệt NTC đáp ứng hiệu quả nhu cầu nhiệt dao động nhanh chóng của các trung tâm dữ liệu AI.
Sức bền và ổn định: Được làm bằng vật liệu bền, nó có độ tin cậy lâu dài tuyệt vời và kháng cự tối thiểu theo thời gian.Sự ổn định này làm giảm thiểu các yêu cầu bảo trì và giảm nguy cơ ngừng hoạt động bất ngờ ở mức tối đa có thể.
Kích thước nhỏ gọn và cài đặt linh hoạt: Với kích thước nhỏ của nó, nó có thể dễ dàng được tích hợp vào môi trường trung tâm dữ liệu chuyên dụng thiết bị với không gian hạn chế.nó có thể đáp ứng các nhu cầu đa dạng của hệ thống làm mát trong các trung tâm dữ liệu trí tuệ nhân tạo.
EPCOS NTC thermistor series thể hiện đầy đủ những lợi thế này.
Giám sát các thành phần công suất cao bằng cách sử dụng các bộ nhiệt NTC được lắp đặt trên tản nhiệt
Các bộ xử lý công suất cao như GPU và TPU đòi hỏi giám sát nhiệt nghiêm ngặt để duy trì hiệu suất và ngăn ngừa quá nóng.B57703M0103G040 (Hình 2) được sử dụng để lắp đặt trực tiếp trên tản nhiệtBộ cảm biến cố định vít này đóng gói một nhiệt điện NTC trong một lồng thẻ kim loại với những chiếc tai nhọn nhô ra.
EPCOS B57703M0103G040 Thermistor cuối vòng lặp
Hình 2: B57703M0103G040 thermistor kết nối vòng có thể đạt được việc giám sát nhiệt độ chính xác của các thùng xử lý nhiệt công suất cao (nguồn hình ảnh: EPCOS (TDK))
Thiết kế của các cảm biến cố định vít vừa thuận tiện vừa quan trọng, đảm bảo kết nối nhiệt tốt với bề mặt của thùng tản nhiệt và áp suất tiếp xúc nhất quán,do đó làm giảm sức đề kháng nhiệt và cải thiện độ chính xác đo lường khi tải thay đổi nhanh chóng.
Cảm biến đã vượt qua thử nghiệm ổn định lâu dài 10000 giờ ở nhiệt độ +70 ° C và có thể được sử dụng trong điều kiện nhiệt độ cao thường thấy trong khối lượng công việc trung tâm dữ liệu AI.Kháng lượng định số của cảm biến ở + 25 ° C là 10 k Ω, cung cấp một cơ sở đáng tin cậy để đo nhiệt độ hoạt động cao hơn và phản hồi chính xác cho hệ thống điều khiển nhiệt độ.
Giám sát các đường ống làm mát chất lỏng bằng cách sử dụng các bộ nhiệt NTC
Hệ thống làm mát chất lỏng dựa trên việc cung cấp chất làm mát liên tục ở nhiệt độ thích hợp.B58100A0506A000 (Hình 3) là một 10 k Ω NTC nhiệt điện có thể được lắp đặt nhanh chóng trên đường ống dẫn và là một sự lựa chọn lý tưởng cho việc giám sát đường cung cấp chất làm mátCác thành phần đúc này có thể được kẹp trực tiếp vào ống có đường kính từ 18 mm đến 19 mm, hoặc có thể được điều chỉnh cho các kích thước ống khác theo các tình huống lắp đặt khác nhau.Các thiết bị liên lạc tròn được xây dựng trong có thể được kết nối trực tiếp với thiết bị giám sát.