Среди настольных ПК распространены классическое воздушное и водяное охлаждение, но в серверной сфере производители постоянно тестируют альтернативные способы охлаждения, которые должны увеличить эффективность отведения тепла, позволив создавать более мощные серверы. Многие наши читатели знакомы с погружным охлаждением, когда вся система полностью погружалась в масло. Для охлаждения достаточно было прокачивать это масло через компоненты, либо циркуляция достигалась методом естественной конвекции.
Gigabyte вместе с 3M представила финальную версию системы жидкостного охлаждения с двумя фазами. 3M, свою очередь, работала совместно с гонконгской компанией Allied Control. Для охлаждения использует инертная жидкость, не проводящая электричество. 3M называет данную жидкость Novec. Первые тесты подобного охлаждения 3M проводила в ноябре 2012. Третье поколение системы начало испытываться в октябре 2015, его мы и наблюдаем в качестве финальной версии.
В системе с двумя фазовыми переходами аппаратное обеспечение погружается в жидкость. В местах контакта с горячими компонентами жидкость испаряется, забирая часть тепла. Отметим, что температура кипения жидкости составляет 61 °C. В верхней части сервера газ конденсируется, отдавая тепло на теплообменник. Затем жидкость вновь поступает в контейнер с сервером, процесс повторяется. Насос в данном случае не нужен, поскольку пар самостоятельно находит путь вверх, а жидкость стекает вниз.
Подобная система отличается намного лучшей эффективностью отведения тепла по сравнению с воздушным охлаждением, 3M указывает возможность отводить до 250 кВт на стойку по сравнению с обычным уровнем до 40 кВт. В результате в меньшем пространстве можно использовать намного более мощные компоненты. Коэффициент Power Usage Effectiveness (PUE), важный для серверной сферы, улучшается до 1,02 PUE.
Gigabyte показала реализацию подобной системы охлаждения на CES. Демонстрировался сервер 2U с восемью GPU и 24 планками памяти. Использовались процессоры Intel Xeon E5-2600 v3/v4 и, вероятно, модули NVIDIA Tesla P100 с GPU GP100. За охлаждение GPU и CPU отвечали только крупные медные пластины без дополнительных ребер. На видео хорошо видно, как испаряется жидкость в точках контакта, после чего она превращается в пузырьки пара, уходящие вверх.
Жидкость, разработанная 3M, состоит на 70% из транс-1,2-дихлорэтилена, на 4-16% из этил-нонафторбутил эфира, на 4-6% из этил-нонафторизобутил эфира, а также других метиловых соединений. Но точный состав 3M держит в секрете. В статье Anandtech указана температура кипения 45 °C, хотя сама 3M для жидкости Novec указывает температуру 61 °C.
Демонстрация Gigabyte и 3M на CES 2017 по-прежнему остается концептом. Но вполне вероятно, что скоро такие решения начнут использоваться в серверных фермах. Использования классического воздушного охлаждения, водяного охлаждения или двух фазовых переходов, как в нашем случае, зависит от расположения и требований серверных центров. Конечно, сначала подобная система охлаждения должна хорошо зарекомендовать себя в повседневной работе. Возникают и вопросы насчет масштабируемости.