সিপিইউ, মেমরি এবং PCIe-এর জন্য সম্পূর্ণ লিকুইড-কুলড সার্ভার দক্ষ কুলিং সলিউশনের বিপ্লব

 

চীনের 14 তম পঞ্চবার্ষিক পরিকল্পনার পটভূমিতে, যা ডিজিটাল অর্থনীতির বিকাশের উপর জোর দেয়, ডেটা সেন্টারগুলি ডিজিটাল রূপান্তরকে সমর্থনকারী মূল অবকাঠামো হিসাবে কাজ করে, কিন্তু তারা উল্লেখযোগ্য কার্বন নির্গমন চাপের সম্মুখীন হয়। চিপ এবং সার্ভারের শক্তি খরচ বৃদ্ধির সাথে সাথে, প্রতি র্যাকের বিদ্যুতের ঘনত্ব বাড়ছে এবং তাপ অপচয় এবং শক্তি অপ্টিমাইজেশানের ক্ষেত্রে ঐতিহ্যগত বায়ু শীতলকরণ ধীরে ধীরে সীমিত হয়ে উঠছে।

 

▲ ডেটা সেন্টার

 

তরল কুলিং, একটি উদীয়মান কুলিং প্রযুক্তি হিসাবে, উপাদানগুলির দ্বারা উত্পন্ন তাপ বহন করতে তরল কুল্যান্ট ব্যবহার করে। এয়ার কুলিংয়ের তুলনায়, তরল কুলিং অনেক সুবিধা দেয়, যার মধ্যে রয়েছে উচ্চ-পাওয়ার চিপগুলির জন্য সমর্থন, বর্ধিত চিপের আয়ুষ্কাল, ডেটা সেন্টারের হ্রাসকৃত PUE (পাওয়ার ব্যবহারের কার্যকারিতা), উন্নত তাপ স্থানান্তর দক্ষতা, ন্যূনতম তাপ দাগ, উচ্চ র্যাক ঘনত্বের জন্য সমর্থন, হ্রাস গোলমাল, এবং উন্নত পরিবেশগত অভিযোজনযোগ্যতা। অতএব, তরল শীতলকরণ ভবিষ্যতের ডেটা সেন্টার নির্মাণের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ হয়ে উঠবে, যা সবুজ কম্পিউটিং এবং কার্বন নিরপেক্ষতা লক্ষ্য অর্জনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

 

সম্পূর্ণ তরল-ঠান্ডা সার্ভারের নোডগুলি একটি নোড চ্যাসিস, মাদারবোর্ড, সিপিইউ চিপস, মেমরি মডিউল, মেমরি কোল্ড প্লেট, সিপিইউ কোল্ড প্লেট, আইও কোল্ড প্লেট, পাওয়ার সাপ্লাই এবং পাওয়ার সাপ্লাই হিট এক্সচেঞ্জার দ্বারা গঠিত।

 

 

আই সিপিইউ কোল্ড প্লেট ডিজাইন

 

CPU কোল্ড প্লেট মডিউলটি ইন্টেল 5ম প্রজন্মের Xeon প্ল্যাটফর্ম স্কেলেবল প্রসেসর কোল্ড প্লেটের প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে ডিজাইন করা হয়েছে। এটি ঠান্ডা প্লেট ডিজাইনে বিভিন্ন উপকরণের সাথে তাপ অপচয়, কাঠামোগত কর্মক্ষমতা, ফলন, খরচ এবং সামঞ্জস্যের মতো বিষয়গুলি বিবেচনা করে, যার ফলে একটি অপ্টিমাইজড রেফারেন্স ডিজাইন হয়। CPU কোল্ড প্লেটে প্রাথমিকভাবে একটি অ্যালুমিনিয়াম বন্ধনী, কোল্ড প্লেট এবং কোল্ড প্লেট সংযোগকারী থাকে।

 

▲ CPU কোল্ড প্লেট

 

 

II মেমরি লিকুইড কুলিং ডিজাইন

 

মেমরি লিকুইড কুলিং ডিজাইনে একটি উদ্ভাবনী "রেল টাই" লিকুইড কুলিং হিটসিঙ্ক ব্যবহার করা হয়েছে, যখন মেমরি স্লটগুলি সম্পূর্ণরূপে দখল করা হয় তখন রেলওয়ে ট্র্যাকের স্লিপারগুলির সাথে এর সাদৃশ্যের জন্য নামকরণ করা হয়। এই নকশা ঠান্ডা প্লেট শীতল সঙ্গে ঐতিহ্যগত বায়ু শীতল সমন্বয়. হিটসিঙ্ক, হিট পাইপ (অথবা বিশুদ্ধ অ্যালুমিনিয়াম/তামা, ভেপারচেম্বার ইত্যাদির তৈরি), মেমরি থেকে তাপকে উভয় প্রান্তে স্থানান্তরিত করে, যা তারপর নির্বাচিত তাপীয় প্যাডের মাধ্যমে ঠান্ডা প্লেটের সাথে যোগাযোগ করে, ঠান্ডা প্লেটে তরল কুল্যান্টকে অনুমতি দেয়। তাপ বহন করতে

 

মেমরি এবং হিটসিঙ্ক ফিক্সচার ব্যবহার করে সিস্টেমের বাইরে একটি ন্যূনতম রক্ষণাবেক্ষণ ইউনিটে (যাকে মেমরি মডিউল হিসাবে উল্লেখ করা হয়) একত্রিত করা যেতে পারে। মেমরি কোল্ড প্লেটটি একটি কাঠামোর সাথে ডিজাইন করা হয়েছে যাতে হিটসিঙ্ক এবং মেমরি কোল্ড প্লেটের মধ্যে ভাল যোগাযোগ নিশ্চিত করা যায়। এই কাঠামোটি স্ক্রু দিয়ে সুরক্ষিত করা যেতে পারে বা প্রয়োজন অনুসারে সরঞ্জাম ছাড়াই রক্ষণাবেক্ষণ করা যেতে পারে। মেমরি কোল্ড প্লেটের উপরের অংশটি মেমরিকে শীতল করে, যখন নীচের অংশটি মাদারবোর্ডের অন্যান্য তাপ-উত্পাদক উপাদানগুলিকে শীতল করতে পারে, যেমন VR, মেমরি কোল্ড প্লেটের ব্যবহার সর্বাধিক করে। কোল্ড প্লেট ডিজাইন সহজ করার জন্য, বিভিন্ন মাদারবোর্ডের উচ্চতা ছাড়পত্র মেটানোর জন্য মেমরি এবং মাদারবোর্ডের মধ্যে একটি অ্যাডাপ্টার বন্ধনী চালু করা যেতে পারে।

 

▲ মেমরি কোল্ড প্লেট

 

বাজারে বিদ্যমান টিউবিং-ভিত্তিক তরল কুলিং সলিউশনের তুলনায়, "রেল টাই" লিকুইড কুলিং ডিজাইনের নিম্নলিখিত সুবিধা রয়েছে:

 

রক্ষণাবেক্ষণের সহজতা:মেমরি রক্ষণাবেক্ষণের সময়, মেমরি মডিউলটি হিটসিঙ্ক এবং ফাস্টেনারগুলি সরানোর প্রয়োজন ছাড়াই একটি এয়ার-কুলড মেমরি মডিউলের মতোই পরিষেবা দেওয়া হয়। এটি ইনস্টলেশন এবং অপসারণের সময় মেমরি চিপ এবং তাপীয় প্যাডগুলির সম্ভাব্য ক্ষতি হ্রাস করার সময় সমাবেশের দক্ষতা এবং নির্ভরযোগ্যতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে।

 

ভাল সামঞ্জস্যতা: টিবিভিন্ন মেমরি চিপ পুরুত্ব বা ব্যবধান দ্বারা শীতল কর্মক্ষমতা প্রভাবিত হয় না। সমাধানটি ন্যূনতম 7.5 মিমি মেমরি ব্যবধান সমর্থন করে এবং উপরের দিকে সামঞ্জস্যপূর্ণ। হিটসিঙ্ক এবং কোল্ড প্লেটের ডিকপলড ডিজাইন তরল-ঠান্ডা মেমরির পুনঃব্যবহার এবং প্রমিতকরণের অনুমতি দেয়।

 

উচ্চতর খরচ-কার্যকারিতা:মেমরি পাওয়ার খরচের উপর ভিত্তি করে হিটসিঙ্ক নির্বাচন করা যেতে পারে এবং মেমরির প্রয়োজনীয়তা অনুসারে হিটসিঙ্কের সংখ্যা কনফিগার করা যেতে পারে। 7.5 মিমি মেমরি ব্যবধানের জন্য, এই দ্রবণটি 30W-এর বেশি বিদ্যুৎ খরচ সহ মেমরি মডিউলগুলির শীতলকরণের চাহিদা মেটাতে পারে।

 

উত্পাদন এবং একত্রিত করা সহজ:মেমরি স্লটগুলির মধ্যে কোনও তরল কুলিং টিউব নেই, জটিল টিউব ঢালাই এবং প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজনীয়তা দূর করে। ঐতিহ্যবাহী এয়ার কুলিং এবং স্ট্যান্ডার্ড সিপিইউ কোল্ড প্লেট তৈরির কৌশল ব্যবহার করে হিটসিঙ্ক তৈরি করা যেতে পারে। তাপীয় কর্মক্ষমতা মেমরি চিপ প্লেনের লম্ব দিকের হিটসিঙ্ক এবং মাদারবোর্ডের মধ্যে সহনশীলতার প্রতি সংবেদনশীল নয়, যা সমাবেশকে সহজ করে তোলে।

 

উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা:"রেল টাই" তরল কুলিং ডিজাইন সমাবেশের সময় মেমরি চিপ এবং তাপীয় প্যাডের সম্ভাব্য ক্ষতি এড়ায় এবং একাধিক সন্নিবেশ/অপসারণের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। অতিরিক্তভাবে, এটি মিসলাইনমেন্টের কারণে মেমরি এবং সকেটের মধ্যে সংকেত যোগাযোগের সমস্যাগুলির ঝুঁকি দূর করে, সিস্টেমের নির্ভরযোগ্যতা ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে।

 

 

III SSD লিকুইড কুলিং ডিজাইন

 

উদ্ভাবনী এসএসডি তরল কুলিং সলিউশন বিল্ট-ইন হিট পাইপ সহ একটি হিটসিঙ্কের মাধ্যমে এসএসডি এলাকা থেকে তাপ স্থানান্তর করে। তারপর তাপটি তাপ প্যাডের সাথে সরাসরি যোগাযোগের মাধ্যমে এসএসডি এলাকার বাইরে ঠান্ডা প্লেটে সঞ্চালিত হয়।

 

এই এসএসডি লিকুইড কুলিং সলিউশনে প্রধানত একটি হিটসিঙ্ক, এসএসডি কোল্ড প্লেট, এসএসডি মডিউল লকিং মেকানিজম এবং এসএসডি বন্ধনী সহ একটি এসএসডি মডিউল থাকে। SSD বন্ধনীতে লকিং মেকানিজম SSD মডিউল এবং কোল্ড প্লেটের মধ্যে নির্ভরযোগ্য দীর্ঘমেয়াদী যোগাযোগ বজায় রাখার জন্য যথাযথ প্রিলোডিং নিশ্চিত করে। সীমাবদ্ধ স্থানগুলিতে ইনস্টলেশনের সুবিধার্থে, এসএসডি বন্ধনী সার্ভারের গভীরতার দিকে একটি ড্রয়ার-টাইপ নকশা গ্রহণ করে।

 

▲ SSD লিকুইড কুলিং ডিজাইন

 

বিদ্যমান এসএসডি তরল শীতল করার প্রচেষ্টার তুলনায়, এই সমাধানের অগ্রগতির মধ্যে রয়েছে:

• পাওয়ার অফ না করে 30 টির বেশি হট-অদলবদলযোগ্য সন্নিবেশ/অপসারণ সমর্থন করে।
• SSD ইনস্টলেশনের সময় তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণের শিয়ারিং ক্ষতির ঝুঁকি নেই; লকিং প্রক্রিয়া দীর্ঘমেয়াদী যোগাযোগের নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে।
• কম উত্পাদন জটিলতা, শুধুমাত্র ঐতিহ্যগত বায়ু কুলিং এবং CPU কোল্ড প্লেট উত্পাদন প্রক্রিয়া প্রয়োজন।
• SSD-এর মধ্যে কোনও জলপথ নেই, একাধিক SSD-কে একটি একক কোল্ড প্লেট শেয়ার করার অনুমতি দেয়, সংযোগকারীর সংখ্যা হ্রাস করে এবং ফুটো হওয়ার ঝুঁকি কমায়।
• বিভিন্ন SSD বেধ এবং সিস্টেম কনফিগারেশনে নমনীয় অভিযোজন।

 

 

IV NPCIe/OCP কার্ড লিকুইড কুলিং ডিজাইন

 

1. PCIe লিকুইড কুলিং সলিউশন

PCIe কার্ড লিকুইড কুলিং সলিউশন বিদ্যমান এয়ার-কুলড PCIe কার্ডের উপর ভিত্তি করে। এটি সিস্টেমের কোল্ড প্লেটের সাথে যোগাযোগ করে এমন একটি কুলিং মডিউল তৈরি করে PCIe কার্ডে অপটিক্যাল মডিউল এবং প্রধান চিপগুলির জন্য শীতলতা অর্জন করে। অপটিক্যাল মডিউল থেকে তাপ তাপ পাইপের মাধ্যমে PCIe কার্ডের প্রধান হিটসিঙ্ক মডিউলে স্থানান্তরিত হয়, যা উপযুক্ত তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণ ব্যবহার করে IO কোল্ড প্লেটের সাথে যোগাযোগের মাধ্যমে তাপকে ছড়িয়ে দেয়।

 

লিকুইড-কুলড PCIe কার্ডে প্রাথমিকভাবে একটি QSFP হিটসিঙ্ক ক্ল্যাম্প, PCIe চিপ হিটসিঙ্ক মডিউল এবং PCIe কার্ড থাকে। ইনস্টলেশনের সময় সঠিক ভাসমান যোগাযোগ নিশ্চিত করার জন্য QSFP ক্ল্যাম্পের পর্যাপ্ত স্থিতিস্থাপকতা থাকতে হবে, সর্বোত্তম শীতল কর্মক্ষমতার জন্য ভাল যোগাযোগ নিশ্চিত করার সময় অপটিক্যাল মডিউলের ক্ষতি রোধ করে।

 

▲ PCIe লিকুইড কুলিং

 

2. OCP 3৷{2}} লিকুইড কুলিং সলিউশন৷

OCP 3।{1}} কার্ড লিকুইড কুলিং সলিউশন PCIe কার্ডের মতো। এটি OCP 3৷{3}} কার্ডের জন্য একটি তরল কুলিং হিটসিঙ্ককে কাস্টমাইজ করে, কার্ডের প্রধান চিপগুলি থেকে তরল কুলিং হিটসিঙ্কে তাপ স্থানান্তর করে৷ তারপর হিটসিঙ্ক এবং সিস্টেমের আইও কোল্ড প্লেটের মধ্যে যোগাযোগের মাধ্যমে তাপ সরানো হয়।

 

OCP 3৷{1}} তরল কুলিং মডিউলে প্রধানত একটি হিটসিঙ্ক মডিউল, OCP 3৷{3}} কার্ড এবং এর বন্ধনী থাকে৷ স্থানের সীমাবদ্ধতার কারণে, হিটসিঙ্ক মডিউল এবং IO কোল্ড প্লেটের মধ্যে দীর্ঘমেয়াদী যোগাযোগের নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করতে লকিং মেকানিজম স্প্রিং স্ক্রু ব্যবহার করে।

 

▲ OCP 3।{1}} লিকুইড কুলিং

 

OCP 3{2}} কার্ডের সহজ রক্ষণাবেক্ষণ এবং একাধিক হট-অদলবদল সন্নিবেশ/অপসারণের প্রয়োজনীয়তার প্রেক্ষিতে, লকিং মেকানিজম এবং তাপীয় ইন্টারফেস উপকরণগুলি সামগ্রিক নির্ভরযোগ্যতা এবং রক্ষণাবেক্ষণের সুবিধার উন্নতির জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে।

 

 3. আইও কোল্ড প্লেট সলিউশন 

IO কোল্ড প্লেট হল একটি বহুমুখী কোল্ড প্লেট, যা শুধুমাত্র মাদারবোর্ডের IO এলাকায় তাপ-উত্পন্নকারী উপাদানগুলিকেই নয় বরং তরল-ঠান্ডা PCIe এবং OCP 3৷{3}} কার্ডগুলিকেও শীতল করে৷

 

▲ IO কোল্ড প্লেট

 

IO কোল্ড প্লেটে প্রাথমিকভাবে একটি অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় বডি এবং কুল্যান্ট প্রবাহ এবং বর্ধিত তাপ অপচয়ের জন্য তামার পাইপ থাকে। নকশাটি মাদারবোর্ডের বিন্যাস এবং তাপ অপচয়ের প্রয়োজনীয়তা অনুসারে অপ্টিমাইজ করা আবশ্যক। লিকুইড-কুলড PCIe এবং OCP 3।{2}} কার্ড মডিউলগুলি নির্ধারিত পথ বরাবর IO কোল্ড প্লেটের সাথে যোগাযোগ করে। কুল্যান্ট উপাদানগুলি অবশ্যই সিস্টেমের পাইপলাইন কুল্যান্ট এবং ভেজানোর এজেন্টগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে হবে৷

 

▲ IO কোল্ড প্লেট

 

IO কোল্ড প্লেটের জন্য এই তরল কুলিং সলিউশন সামঞ্জস্যের সমস্যাগুলি সমাধান করতে তামা এবং অ্যালুমিনিয়াম সামগ্রীর সংমিশ্রণ ব্যবহার করে বিভিন্ন উপাদানের বহুমাত্রিক সমাবেশের চাহিদা পূরণ করে। এটি কার্যকর তাপ অপচয় নিশ্চিত করে, কোল্ড প্লেটের ওজন 60% কমায় এবং খরচ কমায়।

 

 

ভি পাওয়ার সাপ্লাই কোল্ড প্লেট ডিজাইন

 

পাওয়ার সাপ্লাই লিকুইড কুলিং সলিউশন একটি বাহ্যিক এয়ার-টু-লিকুইড হিট এক্সচেঞ্জারকে বিদ্যমান এয়ার-কুলড পাওয়ার সাপ্লাই (PSU) এর সাথে একীভূত করে, PSU ফ্যান দ্বারা বহিষ্কৃত বাতাসকে শীতল করে এবং বাহ্যিক ডেটা সেন্টার পরিবেশে প্রিহিটিং প্রভাব কমায়।

 

পিএসইউ রিয়ার হিট এক্সচেঞ্জার ওভারল্যাপিং ফ্লো চ্যানেল এবং পাখনা সহ একটি বহু-স্তর কাঠামো বৈশিষ্ট্যযুক্ত। তাপ এক্সচেঞ্জারের মাত্রাগুলি PSU তারের সংযোগগুলিকে প্রভাবিত না করে স্থান এবং কার্যকরী প্রয়োজনের জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে। হিট এক্সচেঞ্জার স্বাধীনভাবে নোড চ্যাসিসে মাউন্ট করা হয়।

 

▲ পাওয়ার সাপ্লাই লিকুইড কুলিং

 

এই উদ্ভাবনী পাওয়ার সাপ্লাই লিকুইড কুলিং সলিউশন নতুন লিকুইড-কুলড পিএসইউ তৈরির প্রয়োজনীয়তা দূর করে, ডেভেলপমেন্টের সময়কে ছোট করে এবং খরচ কমিয়ে দেয়। এর উচ্চ অভিযোজনযোগ্যতা এটিকে বিভিন্ন PSU ডিজাইনে নমনীয়ভাবে প্রয়োগ করার অনুমতি দেয়, কাস্টম লিকুইড-কুলড PSU-এর তুলনায় 60% এর বেশি সাশ্রয় করে।

 

পূর্ণ-র্যাক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, প্রতিটি PSU-এর জন্য বিতরণ করা পিছনের হিট এক্সচেঞ্জারের পরিবর্তে একটি কেন্দ্রীভূত এয়ার-টু-লিকুইড হিট এক্সচেঞ্জার ব্যবহার করা যেতে পারে। এই কেন্দ্রীভূত কাঠামোটি পৃথক PSU হিট এক্সচেঞ্জারগুলিকে প্রতিস্থাপন করে, একটি সিস্টেমের মাধ্যমে শীতল প্রদান করে যা র্যাকের বায়ুপ্রবাহ পথের সাথে একীভূত হয়, সার্ভার রুমের পরিবেশের উপর কোন প্রভাব না পড়ে তা নিশ্চিত করে।

 

একটি একক কেন্দ্রীভূত হিট এক্সচেঞ্জার 8kW কুলিং ক্ষমতা পরিচালনা করতে পারে, কমপক্ষে 150 সমর্থন করেPSUs সেন্ট্রালাইজড এয়ার-টু-লিকুইড হিট এক্সচেঞ্জারের প্রধান উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে একটি হিট এক্সচেঞ্জার কোর, ওয়াটার ইনলেট এবং আউটলেট পোর্ট, কপার কুলিং টিউব, একটি অ্যালুমিনিয়াম কেসিং এবং ফ্লো গাইড ফিন। এই সেটআপটি উচ্চ-ঘনত্বের ডেটা সেন্টারগুলিতে দক্ষ এবং মাপযোগ্য PSU শীতল করার অনুমতি দেয়।

 

 

উপসংহার

 

▲ সম্পূর্ণ তরল-ঠান্ডা সার্ভার

 

তরল কুলিং প্রযুক্তি, এই অপ্টিমাইজ করা ডিজাইনের উদাহরণ হিসাবে, দক্ষতা এবং স্থায়িত্বের লক্ষ্যগুলি চালানোর সময় আধুনিক ডেটা সেন্টারের ক্রমবর্ধমান তাপ আউটপুট পরিচালনার মূল চাবিকাঠি। সিপিইউ, মেমরি, এসএসডি, পিসিআই/ওসিপি কার্ড এবং পাওয়ার সাপ্লাইয়ের জন্য কোল্ড প্লেট সলিউশনে উদ্ভাবনের সাথে, এই তরল-ঠান্ডা সার্ভারগুলি আরও সবুজ, উচ্চ-কার্যসম্পন্ন ডেটা সেন্টারের ভবিষ্যতের দিকে পথ প্রশস্ত করছে।