Inmersi√≥n completa: ¬Ņc√≥mo enfriamos los chips ASIC en Bitfury?

Le diremos cómo funciona la tecnología de los equipos de enfriamiento por inmersión en los centros de datos. Hablemos de nuestra solución, desarrollada en conjunto con la subsidiaria de Allied Control, y demos ejemplos de otras formas "líquidas" de "bajar la temperatura" de los chips.


/ Bitfury

Por qué se necesitan nuevas tecnologías de enfriamiento


Seg√ļn la revista Nature, todos los centros de datos del mundo consumen alrededor de 200 TWh de electricidad al a√Īo. Esta cantidad es comparable al consumo de electricidad de algunos pa√≠ses individuales , como Australia. Los centros de datos tambi√©n son uno de los principales contaminantes ambientales. Representan el 0.3% de las emisiones globales de CO2. La cifra parece peque√Īa, pero los aviones de todas las aerol√≠neas del mundo " generan " la misma cantidad de di√≥xido de carbono.

Casi la mitad de la energ√≠a consumida por los centros de datos se gasta en el hardware del servidor de refrigeraci√≥n . Por esta raz√≥n, muchas compa√Ī√≠as est√°n desarrollando tecnolog√≠as que deber√≠an reducir el "consumo" de electricidad y aumentar la eficiencia de los sistemas de aire acondicionado.

Bitfury tambi√©n est√° involucrado en este problema. Junto con una subsidiaria de Allied Control, creamos un sistema de enfriamiento por inmersi√≥n de dos fases . Est√° dise√Īado para trabajar en centros de datos altamente cargados que consumen grandes cantidades de electricidad durante el procesamiento de grandes cantidades de datos (por ejemplo, granjas mineras).

El sistema consume menos electricidad y ocupa menos espacio en comparaci√≥n con los aires acondicionados tradicionales para enfriar el aire. Esto se debe al hecho de que las placas de circuito impreso dise√Īadas para enfriar mediante el m√©todo de inmersi√≥n no tienen radiadores. Los componentes en ellos se pueden colocar m√°s densamente.

Como los servidores (en nuestro caso, los chips ASIC) están sumergidos en líquido, el centro de datos se vuelve casi silencioso. Tales sistemas de enfriamiento ayudan al centro de datos a proporcionar a los empleados condiciones de trabajo más cómodas. El enfriamiento por inmersión se ha implementado en nuestro centro de datos con una capacidad de 45 MW en Georgia. Esta es una de las implementaciones más grandes de enfriamiento por inmersión en la actualidad. Hemos preparado un breve video en el que hablamos sobre las capacidades del sistema de enfriamiento:


Como funciona la solución


El equipo del servidor se coloca en grandes tanques similares a los acuarios. Est√°n llenos de fluido especial 3M Novec 7100 . No conduce electricidad, no se quema, no emite toxinas y no da√Īa los servidores. Por esta raz√≥n, los l√≠quidos de la marca 3M tambi√©n se denominan "agua seca".

El enfriamiento del equipo se realiza en dos etapas. Las astillas se calientan y generan calor, el líquido Novec hierve y se convierte en vapor. Los vapores se elevan a la bobina del condensador, que tiene la forma de un resorte helicoidal.


Luego comienza la segunda fase: la bobina (tiene agua que se enfr√≠a) convierte el vapor en l√≠quido y fluye de regreso al tanque. El proceso de condensaci√≥n lleva muy poco tiempo, ya que el Novec 7100 hierve a solo 61 ¬į C. Este enfoque ahorra hasta un 95% de energ√≠a con una p√©rdida m√≠nima de l√≠quido.

El nuevo sistema de enfriamiento le permite reducir el coeficiente PUE del centro de datos a 1.02 y aumentar la densidad del equipo; no se necesita espacio adicional para enfriar las plantas. El "sistema de refrigeraci√≥n" en s√≠ mismo desempe√Īa el papel de un estante y hace frente con eficacia a 40 megavatios de potencia inform√°tica (252 kW por estante) sin un consumo excesivo de electricidad.

Métodos alternativos de enfriamiento.


Como hemos dicho, el desarrollo de sistemas de enfriamiento por inmersi√≥n est√° involucrado en muchas compa√Ī√≠as globales. Una tecnolog√≠a popular es sumergir el equipo en aceite mineral, que elimina el exceso de calor. Por ejemplo, Green Revolution Cooling utiliza dicha soluci√≥n. Utilizan una mezcla transparente de aceites minerales ElectroSafe como fluido de transferencia de calor. Seg√ļn los autores del proyecto, este enfoque es mil veces m√°s eficiente que la refrigeraci√≥n por aire, y la capacidad del sistema alcanza los 100 kW por rack.

El principio de funcionamiento de los sistemas de aceite es similar al que usamos en Bitfury, solo para la eliminación del calor aquí se necesitan bombas adicionales para transferir refrigerante (el aceite es más viscoso que el agua). En nuestro sistema, la circulación de "agua seca" ocurre pasivamente, debido al calor generado durante la operación de los chips ASIC.

Pero tambi√©n hay enfoques cuando el centro de datos se inunda por completo, hundi√©ndose en el oc√©ano. En este caso, el agua ingresa a los radiadores en las astillas a trav√©s de tubos especiales y elimina el exceso de calor. El l√≠quido gastado vuelve al dep√≥sito. Sin embargo, esto no causa un da√Īo significativo al ecosistema: el agua alrededor del centro de datos sumergido se calienta solo unas pocas mil√©simas de grado Celsius.

El primer prototipo de dicho centro de datos se " inund√≥ " en el Oc√©ano Pac√≠fico hace cinco a√Īos frente a la costa de California. Trabaj√≥ sin interrupci√≥n durante 105 d√≠as. Este a√Īo, la compa√Ī√≠a envi√≥ al fondo el segundo centro de datos experimental. La inmersi√≥n tuvo lugar cerca de las Islas Orcadas , ubicadas a 16 km de Escocia. Seg√ļn el plan, el centro de datos deber√≠a funcionar durante cinco a√Īos. Si todo va bien, el centro de datos de "combate", que se utiliza para resolver problemas reales, quedar√° sumergido.

El principal inconveniente del enfoque es la dificultad de reparar y actualizar la infraestructura. Adem√°s, dicho centro de datos es susceptible a la corrosi√≥n y al ataque marino. Pero la compa√Ī√≠a est√° trabajando para resolver estos problemas.

Estamos convencidos de que debido al aumento de los precios de la electricidad y la necesidad de introducir nuevas tecnologías ecológicas en el futuro, cada vez más empresas comenzarán a introducir sistemas de enfriamiento por inmersión. La tendencia ya se ha delineado, y con el tiempo se desarrollará cada vez más.

PD Nuestro primer Habrapost en inglés: cómo Exonum cambió de Iron a Actix-web .

Source: https://habr.com/ru/post/439654/


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