AI ڈیٹا سینٹرز میں مائع کولنگ اور ہیٹ ڈسپیشن ٹیکنالوجی کا تجزیہ

جنریٹو AI اور مختلف بڑے ماڈلز ہمیں ایپلیکیشن کا بالکل نیا تجربہ فراہم کرتے ہیں، اور کمپیوٹنگ پاور پر بھی زیادہ مطالبات پیش کرتے ہیں۔ ڈیٹا سینٹر آپریشن مینیجرز کے لیے، GPU سرورز کی طاقت کی کثافت میں نمایاں اضافے کی وجہ سے، ڈیٹا سینٹرز کے ریفریجریشن آلات اور ٹیکنالوجی پر اعلیٰ تقاضے رکھے جاتے ہیں۔ لہذا، خود کمپیوٹنگ پاور پر توجہ مرکوز کرنے کے علاوہ، وہ ڈیٹا سینٹر کی بجلی کی کھپت اور ٹھنڈک سے پیدا ہونے والے مختلف مسائل پر بھی زیادہ توجہ دیتے ہیں۔

AI کمپیوٹنگ پاور کی مضبوط مانگ کی وجہ سے، ڈیٹا سینٹرز میں GPU سرورز کی تعداد میں نمایاں اضافہ ہوا ہے، جس کی وجہ سے بجلی کی کھپت میں تیزی سے نمایاں مسائل پیدا ہو رہے ہیں۔ ہم جانتے ہیں کہ ڈیٹا سینٹرز میں ایئر کولڈ سنگل کیبنٹ کی زیادہ سے زیادہ کل پاور 15kW ہے۔ اسی ریک اپ ریٹ کے ساتھ، GPU سرورز کے ذریعے لائی گئی پاور گروتھ سنگل کیبنٹ کی حد تک پہنچ گئی ہے۔ تاہم، GPUs کی بجلی کی کھپت اب بھی مسلسل بڑھ رہی ہے۔ زیادہ بجلی کی کھپت اور اعلی کثافت کے منظرناموں کے پیش نظر، روایتی ایئر کولنگ واضح طور پر توانائی کی کھپت اور گرمی کی کھپت کی ضروریات کو پورا کرنے سے قاصر ہے۔ مائع کولنگ ٹیکنالوجی، اپنی انتہائی اعلی توانائی کی کارکردگی اور انتہائی اعلی حرارت کی کثافت کے ساتھ، ذہین کمپیوٹنگ مراکز میں درجہ حرارت پر قابو پانے کے حل کے لیے ایک ضروری اختیار بن گئی ہے۔

روایتی ایئر کولڈ ڈیٹا سینٹرز میں، آلات کو ٹھنڈا کرنے اور گرمی کی کھپت کے لیے توانائی کی کھپت 40% تک زیادہ ہے، اور گرمی کی کھپت کی کارکردگی زیادہ نہیں ہے۔ اس کی حدود کی وجہ سے، ڈیٹا سینٹرز میں روایتی ایئر کولنگ کو عام طور پر 8-10kW کی واحد کابینہ کثافت کے ساتھ ڈیزائن کیا جاتا ہے۔ مائع کولنگ ٹیکنالوجی کی تھرمل چالکتا ہوا کے مقابلے میں 25 گنا ہونے کی وجہ سے اور ہوا کے اسی حجم سے تقریباً 3000 گنا زیادہ گرمی لے جانے کی وجہ سے، یہ آسانی سے 30kW سے زیادہ کی ایک کیبنٹ کثافت حاصل کر سکتی ہے۔ لہذا، یہ بہت زیادہ جگہ بچا سکتا ہے، ایک ہی ڈیٹا سینٹر میں کابینہ کی تعیناتی کی کثافت کو مزید بہتر بنا سکتا ہے، اور ڈیٹا سینٹر یونٹ ایریا کے استعمال کی شرح کو بہتر بنا سکتا ہے۔
تاہم، فی الحال مائع کولنگ انڈسٹری میں کوئی متحد ٹیکنالوجی اور تعمیراتی معیار نہیں ہے، اور روایتی ایئر کولڈ کولنگ کے مقابلے میں، مائع کولنگ ڈیٹا سینٹرز کی تعمیراتی لاگت اب بھی بہت زیادہ ہے۔ مائع کولنگ ٹیکنالوجی کی تیز رفتار ترقی اور متحد ٹیکنالوجی اور تعمیراتی معیارات کی کمی نے بعد میں انتظام اور دیکھ بھال کے لیے اہم چیلنجز لائے ہیں۔

اس وقت، اہم مائع کولنگ ٹیکنالوجیز میں بالواسطہ مائع کولنگ ٹیکنالوجی شامل ہے جس کی نمائندگی کولڈ پلیٹ مائع کولنگ سسٹم کے ذریعے کی جاتی ہے اور ڈائریکٹ مائع کولنگ ٹیکنالوجی جس کی نمائندگی وسرجن مائع کولنگ سسٹم کرتی ہے۔ دونوں کے درمیان گرمی کی کھپت کے ڈیزائن میں فرق کی وجہ سے، گرمی کی کھپت کی کارکردگی میں بھی نمایاں فرق موجود ہیں۔

بالواسطہ حرارت کی کھپت کی ٹیکنالوجی CPUs، میموری، GPUs، ہارڈ ڈرائیوز، اور دیگر میڈیا جیسے کولڈ پلیٹس کی سطحوں سے رابطہ کرکے، گرمی کو دور کرنے کے لیے کولنٹ کے بہاؤ کو استعمال کرکے حاصل کی جاتی ہے۔ کولڈ پلیٹس اور دیگر میڈیا کے علاوہ، بالواسطہ مائع کولنگ ٹیکنالوجی میں ہیٹ ایکسچینجرز، پائپ لائنز، پمپ، کولنٹ اور کنٹرول سسٹم جیسے اجزاء بھی شامل ہیں۔ کولڈ پلیٹ مائع کولنگ سسٹم بالواسطہ مائع کولنگ ٹیکنالوجی کا بنیادی حل بن گیا ہے۔ بالواسطہ مائع کولنگ ٹیکنالوجی کے اہم فوائد یہ ہیں کہ اسے موجودہ سرورز کی شکل تبدیل کرنے کی ضرورت نہیں ہے، اس میں کم ڈیزائن تکنیکی دشواری، نسبتاً کم تعیناتی کی دشواری، اور بعد میں آپریشن اور دیکھ بھال کے انتظام میں نسبتاً کم دشواری ہے۔ اس کے علاوہ، کولنگ میڈیم کے طور پر ایتھیلین گلائکول آبی محلول کے استعمال کی وجہ سے، لاگت کم ہے۔
نقصان یہ ہے کہ گرمی کی کھپت کی کارکردگی نسبتاً کم ہے، اور اجزاء کی بڑی تعداد کی وجہ سے، ناکامی کی شرح نسبتاً زیادہ ہے۔ اس وقت، کولڈ پلیٹ مائع کولنگ سسٹم زیادہ تر ڈیٹا سینٹرز کے لیے ترجیحی حل بن گیا ہے۔

براہ راست مائع کولنگ ٹیکنالوجی سے مراد سی پی یو، جی پی یو، مدر بورڈ، میموری وغیرہ، اور کولنٹ کے درمیان براہ راست رابطہ ہے، جو گرمی کو جذب کرنے اور اسے دور کرنے کے لیے براہ راست ہارڈ ویئر کی سطح سے بہتا ہے۔ اس وقت، براہ راست مائع کولنگ ٹیکنالوجی میں وسرجن مائع کولنگ سسٹم اور سپرے مائع کولنگ سسٹم شامل ہیں۔ اس بات پر منحصر ہے کہ آیا کولنگ میڈیم مرحلے میں تبدیلی سے گزرتا ہے، اسے سنگل فیز وسرجن اور فیز چینج وسرجن میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔
بالواسطہ حرارت کی کھپت کی ٹیکنالوجی کے مقابلے میں، براہ راست مائع کولنگ ٹیکنالوجی میں مائع اور حرارت کے منبع کے درمیان کوئی درمیانی ترسیلی ذریعہ نہیں ہے، اور حرارت کو براہ راست مائع میں منتقل کیا جاسکتا ہے، جس کے نتیجے میں گرمی کی کھپت کی کارکردگی زیادہ ہوتی ہے۔ تاہم، پورے ڈیٹا سینٹر کو دوبارہ ڈیزائن اور تبدیل کرنے کی ضرورت کی وجہ سے براہ راست مائع کولنگ ٹیکنالوجی کو تعینات کرنا زیادہ مشکل اور مہنگا ہے۔ اس وقت، براہ راست مائع کولنگ ٹیکنالوجی بنیادی طور پر ایسے منظرناموں میں استعمال ہوتی ہے جن میں گرمی کی کھپت کی اعلی کارکردگی کی ضرورت ہوتی ہے۔

فی الحال، جیسے جیسے کولڈ پلیٹ مائع کولنگ سسٹم زیادہ پختہ ہوتا جائے گا، یہ مرکزی دھارے میں شامل مائع کولنگ ٹیکنالوجی بن جائے گی جو ڈیٹا سینٹرز میں پہلے داخل ہوتی ہے۔ لاگت، آپریشن اور دیکھ بھال، حفاظت اور دیگر مسائل جو کولڈ پلیٹ مائع کولنگ ٹیکنالوجی کی مقبولیت کو متاثر کرتے ہیں وہ بھی ٹیکنالوجی کی ترقی اور معیاری کاری کے ساتھ حل ہو جائیں گے۔
ٹیکنالوجی کی مسلسل ترقی کے ساتھ، اعلی کثافت والے نئے ڈیٹا سینٹرز میں ڈوبے مائع کولنگ سسٹم کو بھی وسیع پیمانے پر استعمال کیا جائے گا، جس سے ڈیٹا سینٹرز کی حرارت کی کھپت کی کارکردگی میں مزید بہتری آئے گی اور کمپیوٹنگ پاور لیول میں نمایاں اضافہ ہوگا۔