ڈیٹا سینٹرز میں مائع کولنگ ٹیکنالوجی کا انقلاب

AI، کلاؤڈ کمپیوٹنگ، اور بڑے ڈیٹا جیسی ٹیکنالوجیز کی اختراعی ترقی کے ساتھ، ڈیٹا سینٹرز اور کمیونیکیشن کا سامان، معلومات کے بنیادی ڈھانچے کے طور پر، حساب کی بڑھتی ہوئی مقدار کا آغاز کر رہے ہیں۔ ڈیٹا سینٹرز میں کمپیوٹنگ پاور میں تیزی سے اضافے کے ساتھ، سنگل کیبینٹ کی طاقت کی کثافت میں اضافہ ہوا ہے، جو گرمی کی کھپت کی کارکردگی پر زیادہ مطالبات رکھتا ہے۔ دوسری طرف، "ڈبل کاربن" پالیسی کے تحت، ڈیٹا سینٹرز، بطور "بڑے توانائی کے صارفین" کو اپنے PUE اشاریوں کو مسلسل کم کرنے کی ضرورت ہے تاکہ ریفریجریشن سسٹم کی بجلی کی کھپت کو کم کیا جا سکے۔ تاہم، روایتی ایئر کولنگ گرمی کی کھپت کی مندرجہ بالا ضروریات کو پورا نہیں کر سکتی، اور مائع کولنگ ٹیکنالوجی ابھر کر سامنے آئی ہے۔

10 سال پہلے مارکیٹ میں دستیاب لائن ڈیٹا سینٹر GPU کا سب سے اوپر NVIDIA K40 تھا، جس کی تھرمل ڈیزائن پاور (TDP) 235W تھی۔ جب NVIDIA نے 2020 میں A100 کو جاری کیا، TDP 400W کے قریب تھا، اور تازہ ترین H100 چپ کے ساتھ، TDP آسمان سے 700W تک پہنچ گیا۔ ایک ہی اعلی کارکردگی والے AI چپ کی تھرمل ڈیزائن بجلی کی کھپت 1000W تک پہنچ گئی ہے۔ یہ سمجھا جاتا ہے کہ انٹیل ایک چپ تیار کر رہا ہے جو 1.5 کلو واٹ تک پہنچ سکتا ہے۔ مصنوعی ذہانت میں مقابلہ بالآخر کمپیوٹنگ کی طاقت کے مقابلے میں ابلتا ہے، اور اعلی کمپیوٹنگ چپس کے لیے ایک بڑی رکاوٹ ان کی حرارت کی کھپت کی صلاحیت ہے۔ جب چپ کی TDP 1000W سے زیادہ ہو جائے تو مائع کولنگ ٹیکنالوجی کو اپنانا ضروری ہے۔

مائع کولنگ ٹیکنالوجی کمپیوٹر رومز میں اعلی کثافت کی تعیناتی اور مقامی اوور ہیٹنگ کے مسائل کو مؤثر طریقے سے حل کر سکتی ہے، جن میں ڈوبی مائع کولنگ گرمی کی کھپت اور توانائی کی بچت میں شاندار فوائد رکھتی ہے۔ وسرجن مائع کولنگ ایک عام براہ راست رابطے کے مائع کولنگ کا طریقہ ہے، جس میں الیکٹرانک آلات کو کولنگ مائع میں ڈبو دیا جاتا ہے، اور پیدا ہونے والی گرمی کو براہ راست کولنگ مائع میں منتقل کیا جاتا ہے اور مائع کی گردش کے ذریعے چلایا جاتا ہے۔ وسرجن مائع کولنگ کو دو قسموں میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے: سنگل فیز وسرجن مائع کولنگ اور فیز چینج وسرجن مائع کولنگ، اس بات پر منحصر ہے کہ آیا استعمال شدہ کولنگ مائع الیکٹرانک آلات کی ٹھنڈک کے دوران حالت میں تبدیلی سے گزرے گا۔ سنگل فیز کا فائدہ یہ ہے کہ تعیناتی لاگت اور کولنگ درمیانی لاگت کم ہے، اور کولنٹ کے اوور فلو کا کوئی خطرہ نہیں ہے۔ مرحلے میں تبدیلی کا فائدہ اس کی زیادہ گرمی کی کھپت کی صلاحیت اور حد میں ہے، لیکن یہ لاگت اور تکنیکی پختگی کے لحاظ سے اب بھی سنگل فیز سے پیچھے ہے۔

سنگل فیز وسرجن کولنگ موثر اور قابل اعتماد تھرمل مینجمنٹ کے خواہاں ڈیٹا سینٹرز کے لیے ایک زبردست حل فراہم کرتی ہے۔ اس طریقہ کار میں، آئی ٹی کے اجزاء کو مکمل طور پر ایک خاص طور پر تیار کردہ انسولیٹنگ مائع میں ڈبو دیا جاتا ہے۔ یہ مائع براہ راست سرور سے گرمی جذب کرتا ہے، جیسا کہ دو فیز وسرجن کولنگ۔ دو فیز سسٹم کے برعکس، سنگل فیز کولنٹ نہ ابلتا ہے اور نہ ہی فیز ٹرانزیشن سے گزرتا ہے۔ یہ کولنگ کے پورے عمل میں مائع رہتا ہے۔ گرم موصل مائع کولنگ ڈسٹری بیوشن یونٹ (CDU) کے اندر ہیٹ ایکسچینجر کے ذریعے گردش کرتا ہے۔ یہ ہیٹ ایکسچینجر تھرمل توانائی کو ایک آزاد کولنگ میڈیم، عام طور پر بند لوپ واٹر سسٹم میں منتقل کرتا ہے۔ ٹھنڈا ہوا موصل مائع پھر ٹھنڈا کرنے کے چکر کو مکمل کرنے کے لیے وسرجن ٹینک میں پمپ کیا جاتا ہے۔

دو فیز وسرجن کولنگ سسٹم میں، الیکٹرانک پرزوں کو ایک موصل حرارت سے چلنے والے مائع غسل میں ڈبو دیا جاتا ہے، جس میں ہوا، پانی، یا تیل سے کہیں بہتر تھرمل چالکتا ہوتا ہے۔ دو فیز وسرجن مائع کولنگ کے درمیان فرق یہ ہے کہ کولنٹ ایک فیز ٹرانزیشن سے گزرتا ہے۔ دو فیز وسرجن مائع کولنگ کا حرارت کی منتقلی کا راستہ بنیادی طور پر سنگل فیز وسرجن مائع کولنگ جیسا ہی ہے، جس میں بنیادی فرق یہ ہے کہ ثانوی سائیڈ کولنٹ صرف وسرجن چیمبر کے اندرونی حصے میں گردش کرتا ہے، جس کے اوپری حصے کے ساتھ۔ وسرجن چیمبر گیسی زون اور نیچے مائع زون ہونے کی وجہ سے؛ آئی ٹی کا سامان مکمل طور پر کم ابلتے ہوئے مائع کولنٹ میں ڈوبا ہوا ہے، جو آلات سے گرمی جذب کرتا ہے اور ابلتا ہے۔ بخارات سے پیدا ہونے والا اعلی درجہ حرارت والا گیسیئس کولنٹ، اپنی کم کثافت کی وجہ سے، بتدریج وسرجن چیمبر کے اوپر جمع ہوتا ہے اور اوپر نصب کنڈینسر کے ساتھ حرارت کا تبادلہ کرتا ہے، کم درجہ حرارت والے مائع کولنٹ میں گاڑھا ہوتا ہے۔ اس کے بعد یہ کشش ثقل کے عمل کے تحت چیمبر کے نیچے کی طرف بہتا ہے، آئی ٹی آلات کے لیے گرمی کی کھپت کو حاصل کرتا ہے۔

گرمی کی کھپت کی ٹیکنالوجی کی اختراعی ترقی کے عمل میں، چاہے وہ چپس ہو یا الیکٹرانک آلات، حجم، ڈیزائن کی لاگت، وشوسنییتا، اور مصنوعات کے دیگر پہلو ایسی حدیں ہیں جن سے کاروباری ادارے گریز نہیں کر سکتے۔ یہ بھی ایسے مسائل ہیں جن کو گرمی کی کھپت کی ٹیکنالوجی کو متوازن اور حل کرنا چاہیے۔ موجودہ پیٹرن کے لیے بہترین حل تلاش کرنے کے لیے مختلف امتزاج کی ٹیکنالوجیز کو گرمی کی کھپت کے مختلف مواد، ٹیکنالوجیز، اور اطلاق کے منظرناموں کے لیے مصنوعات تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔