隨著人工智慧(AI)應用在全球迅速發展,資訊設備製造商不斷推出新一代的中央處理器(CPU)和圖形處理器(GPU),以滿足日益增長的多樣計算需求和支援AI計算能力的需求。雖然這些發展提高了資料可及性和即時資料處理能力,但它們也為資料中心帶來了新的挑戰—冷卻能力和能源效率。
資料中心使用的傳統風冷散熱方式,例如風扇系統或機房空調 (CRAC)系統,散熱能力在300W至800W,使得電能使用效率 (PUE) *數值維持在接近2的範圍。隨著先進平臺的發展,熱設計功率 (TDP)*上升到700W至2700W,導致CPU和GPU工作溫度的增加。增加的熱能輸出可能導致過熱、性能下降、以及產生故障的風險,僅靠風冷散熱難以滿足未來資料中心的散熱需求。
液體冷卻在近年成為應對資料中心功率密度增加的有效散熱解決方案,能夠提高能源效率,達成接近1的PUE值。液體冷卻主要有兩種架構:直接液體冷卻和浸沒式冷卻。在液體冷卻系統中,冷卻液分配單元 (Coolant Distribution Unit,CDU) 或儲液器和泵送單元 (Reservoir and Pumping Unit,RPU),由水泵、換熱器、冷卻液儲罐、閥門、控制器以及多種傳感器等元件組成,在散熱和換熱上扮演關鍵的角色。冷卻液分配單元在伺服器機架或主機殼內的閉環系統中,監測冷卻液關鍵參數,例如溫度和壓力,以循環、調節冷卻液或水,為伺服器等IT設備有效散熱。
* 電能使用效率 (Power Usage Efficiency,PUE):PUE=資料中心總能耗 / IT設備能耗,是資料中心設施總能耗與 IT 設備能耗之比值。例如,PUE1.5表示IT設備每使用一個單位能耗,整個資料中心就會消耗1.5個單位能耗。這意味著有50%的能耗來自非IT設備的基礎設施,例如冷卻、照明和其他耗電的開銷。
* 熱設計功耗 (Thermal Design Power,TDP):TDP 是電腦或 CPU、GPU等設備產生的最大熱量(以瓦特為單位)。冷卻系統應該設計成能夠在此工作負載下進行散熱。
為了確保散熱效率和系統運作安全,液體冷卻回路需要安裝關鍵傳感器,包括壓力傳感器和溫度傳感器。這些傳感器被安裝在水泵前後,以及管路入水口和出水口處等關鍵位置,使CDU能夠根據傳感器提供的即時資料,精準調節冷卻液流量。壓力傳感器協助冷卻回路內的冷卻液流動均勻一致,防止導致過熱和降低冷卻效率的堵塞狀況發生;溫度傳感器則負責監測冷卻液溫度,説明CDU有效調節流體溫度和流量。
興勤提供一系列壓力和溫度量測方案,以滿足資料中心液冷系統的特定要求。兩種量測功能共有以下三種結構方案,能滿足設計上的靈活性:獨立的壓力傳感器、溫度與壓力集成一體的傳感器,以及獨立的溫度傳感器。這些傳感器外殼材質選用不銹鋼,與資料中心液體冷卻系統常用的冷卻液介質相容性佳。
壓力傳感器 / 壓力與溫度一體傳感器
興勤的壓力傳感器能夠提供準確、可靠的壓力量測。它採用陶瓷電容式傳感技術和專用積體電路 (ASIC) 信號調節,可校準和補償測量資料,以確保傳輸正確的輸出信號。在相同的壓力傳感技術基礎之上,壓力與溫度一體傳感器將負溫度係數熱敏電阻與壓力傳感器集成,提供緊湊而堅固的雙參數偵測方案。二合一傳感器可在幫助CDU達成精準調節流量的同時,減少液體冷卻系統所需的零件數量,節省系統空間。
傳感器的特點
興勤開發一系列適合直接與水流接觸的浸沒式NTC溫度傳感器,此系列可滿足各種安裝要求,具有測溫精度高、熱反應時間快速(<3秒)、耐腐蝕和穩定性佳的優點,且傳感器的外殼材質、連接器、線材和O型密封圈都可以根據需求進行客製。
(a) 此款溫度傳感器回應快速,螺紋規格為G 1/8'',具有內置的連接器。
(b) 此款溫度傳感器頭部較小,反應時間快速,螺紋規格為G 1/4'',外殼材質為316不銹鋼。
(c) 此款溫度傳感器的推入式安裝設計,提供客戶另一種安裝方式的選擇。
(d) 階梯型的頭部設計,使此溫度傳感器能夠快速響應(<2秒)。傳感器可以根據安裝需求,客制螺帽或卡扣等配件。
(e) 此款溫度傳感器提供安裝上的彈性,客戶可根據自己的設計需求選擇安裝方式。
興勤的壓力偵測和溫度偵測方案結構堅固且客製化程度高,能夠滿足資料中心液體冷卻系統的嚴苛要求。
在產品概念階段及早考慮壓力傳感器和溫度傳感器設計,充分利用興勤傳感器設計工程團隊的專業知識,使傳感器設計與您的設計整合程度更好。如果您需要樣品或詢問相關事宜,歡迎與興勤聯繫。