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浸没式液冷,在IDC数据中心、超算中心、智算中心的应用限制探讨:一个封装形式,两个基础科学理论研究,三个方面主要限制

 tuzhanbei2010 2024-05-15 发布于内蒙古

.    1.芯片、集成电路的支持浸没式液冷吗?上游GPU、CUP、内存、存储的封装形式被液冷服务的主体(集成电路)的需求:运行可靠、寿命和成本的技术经济性平衡等,才是第一位的。

.    2.电化学反应的作用机理、是否会腐蚀,长期影响、短期影响:在IT设备、集成电路浸没式液冷环境下,各位物质、金属、材料的作用机理,长期运行、短期运行影响分析。

.    3.客户定制服务器的研发能力、单批次订货能力(厂家订货的议价权、是否有厂家配合)、后续扩容备件、维修备件的保障能力、长期运行维护的专业技术性等。

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.    曾经,我对数据中心浸没式液冷充满了期待,认为在超大型IDC数据中心,浸没式会比XX拥有更多的优势。毕竟,浸没式的效率比风冷高太多了,这对于超大型数据中心用户,以机柜/架出租为赢利模式的第三方数据中心,拥有极具诱惑的吸引力。

.    随着思考、认知的进一步前进,个人觉得,数据中心的浸没式液冷解决方案,还是会有很多科学问题需要突破,简要列举如下:


一、集成电路(GPU/CPU/内存/存储)是否支持浸没式液冷,电化学是否会对其造成比较明显的影响和腐蚀,影响有多大,是否可以达到技术经济性的平衡?

.    1.以前,我只关注了散热、机电问题,关注了液冷的高效率,但却忽视了一个最重要的问题:液冷环境下,集成电路的腐蚀、寿命问题。在浸没式液冷环境下,液冷柜内的强电(机柜供电)、弱电(集成电路的管脚)之间,形成了一个大的电化学环境(有银、金、铜、锡、铅等金属材料,以及各类胶、硅等非金属材料),不同金属、材料之间存在着电位差、电势差,是否会导致腐蚀?是否会导致集成电路的封装存在短时间内的破坏,从而损毁芯粒chiplet,对CPU、GPU、存储器、内存DRam等集成电路寿命的影响到底有多大?

.    2.浸没式液冷的发热源周围,会产生大量的气泡(电水壶烧水类似的情况),这些气泡也会破坏、腐蚀集成电路。这个影响有多大,亟待科学家们进行详尽的理论探索,然后才能用于工程、产品的研发与应用。

.    3.上述电化学腐蚀,还有可能会产生一些颗粒、结晶、乃至局部沉积,即有导电体,也有绝缘体,以及他们之间的掺杂。如何评估这些颗粒的产生速度、类型,沉积速度、程度,如何检测与抑制,也亟待电化学的理论科学探索、验证

.    4.对于新投入使用的浸没式液体、柜内组合,冷却液接近纯净、无杂质,IT负载服务器板件、GPU、内存等,基本干净,运行没有问题。随着时间的延长,电化学反应在柜内的持续,冷却液内杂质增多、结晶、颗粒,板卡上颗粒沉降污染,板卡腐蚀是否会带来热交换系数/效率的变化,这些也需要工程试验验证,并总结经验和运行规范。

.    5.最重要的,液冷是为了节能,短期庸俗的想法是省钱,但是,液冷本质是为主设备CPU/GPU、内存、存储服务的。芯片、板片在上述环境下,是否会有寿命损失?如果为了节能、省钱,而给CPU/GPU/内存/存储带来寿命的损失,这其中的经济账,能否算的平衡?


二、在上述条件的电化学反应、腐蚀条件下,集成电路(GPU、CPU、内存、存储、各类射频、光电器件等)厂家,是否可以生产、是否愿意生产满足上述运行条件的芯片


三、其他影响浸没式液冷的终端用户因素,也简单整理一下:

.    1.客户自身的体量:BATJ类单一大客户,设备单一体量大,型号少,系列化,单批次生产、采购量大。客户具备较强的对制造商议价能力,能够提出自己的需求,制造商基于甲方的采购体量,才会全力配合实现。一般的政府、金融类客户,虽然单次采购量尚可,但在后续的日常采购、维护、更换方面,容易遇到问题。

.    2.客户自身的研发实力BATJ字节等超大型客户,可以自己招聘大批研发人员,具备较强的定制能力。一般政府、金融、企业类客户,由于采购体量的限制、需求的多样化,以及后期的可扩展牲、可维护性、可靠性等原因,很难采用浸没式液冷方案。

.    3.后期扩容备件、维修备件的易获得性:对于不是主营业务、IT设备采购体量偏小的客户(政府、金融、非IT专业大厂)来说,由于每种IT设备的体量都不大,而且品种繁多,新的机房建设完毕以后,相关IT运行备件的易获得性,也是一个极其重要的考虑因素,影响了浸没式液冷在非大型数据中心的应用。

.    4.投入运行维护的专业能力浸没式液冷,由于液体的化学特性、物理特性,带来了维护难度,便捷性也差了很多,对维护的专业程度也提出了更高的要求,也不利于浸没式液冷在IDC中小客户的应用。

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