مائع کولنگ سوئچ بورڈ کا تھرمل ڈیزائن
انٹرنیٹ، کلاؤڈ کمپیوٹنگ، اور بڑی ڈیٹا سروسز میں اضافے کے ساتھ، ڈیٹا سینٹرز کی کل توانائی کی کھپت بڑھ رہی ہے، اور ان کی توانائی کی کارکردگی پر بھی زیادہ توجہ دی جا رہی ہے۔ اعداد و شمار کے اعدادوشمار کے مطابق، چین میں ڈیٹا سینٹرز کی اوسط پاور یوزیج ایفیشنسی (PUE) ویلیو 1.49 ہے، جو کہ نیشنل ڈیولپمنٹ اینڈ ریفارم کمیشن کی طرف سے نئے بڑے ڈیٹا سینٹرز کے لیے تجویز کردہ 1.25 سے کم ہونے کی ضرورت سے بہت زیادہ ہے۔ PUE کو کم کرنا فوری ہے، چپس کی اعلی کارکردگی کو یقینی بناتے ہوئے نیٹ ورک کے سازوسامان بنانے والے کس طرح توانائی کی کھپت کو نمایاں طور پر کم کر سکتے ہیں؟ کولنگ سسٹم، کارکردگی اور توانائی کی کھپت دونوں کو متاثر کرنے والے ایک اہم عنصر کے طور پر، ڈیٹا سینٹر میں اصلاحات کا مرکز بن گیا ہے، اور مائع کولنگ ٹیکنالوجی، اپنے منفرد فوائد کی وجہ سے، آہستہ آہستہ روایتی ایئر کولنگ کو مرکزی دھارے کے کولنگ حل کے طور پر تبدیل کر رہی ہے۔
ہم نے پایا کہ ڈیٹا سینٹرز کی اوسط توانائی کی کھپت 33% تک زیادہ ہے، جو ڈیٹا سینٹرز کی کل توانائی کی کھپت کے ایک تہائی کے قریب ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ ڈیٹا سینٹرز میں استعمال ہونے والا روایتی ایئر کولڈ کولنگ سسٹم بہت کم مخصوص حرارت کی گنجائش والی ہوا کو کولنگ میڈیم کے طور پر استعمال کرتا ہے، جسے آلات کے اندر موجود پنکھے سی پی یو اور دیگر حرارتی ذرائع سے حرارت منتقل کرنے کے لیے چلائے جاتے ہیں تاکہ آئی ٹی سے دور ہیٹ ڈوب جائیں۔ سامان، گرمی کی کھپت اور ٹھنڈک کے لیے ہوا کو گردش کرنے کے لیے پنکھے کوائل ہیٹ ایکسچینجرز یا ایئر کنڈیشنگ ریفریجریشن کو دوبارہ استعمال کرنا بھی ایئر کولنگ کی ایک ضروری حد ہے۔ لہذا، کولنگ سسٹم کی توانائی کی کارکردگی کو حل کرنے کا طریقہ نئے پالیسی ماحول میں سازوسامان بنانے والوں کو درپیش ایک تکنیکی تکراری چیلنج بن گیا ہے۔
ڈیوائس چپ گرمی کی کھپت کی ضروریات کے نقطہ نظر سے. سوئچ چپس کی ترقی کے ساتھ، اگرچہ اعلی کارکردگی والے چپ کے عمل (جیسے 5nm) یونٹ کمپیوٹنگ بجلی کی کھپت کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتے ہیں، کیونکہ سوئچ چپ کی بینڈوتھ 51.2Tbps تک بڑھ جاتی ہے، ایک ہی چپ کی کل بجلی کی کھپت تقریباً بڑھ گئی ہے۔ 900W ڈیوائس چپ کی گرمی کی کھپت کے مسئلے کو حل کرنے کا طریقہ مجموعی ہارڈ ویئر ڈیزائن میں ایک مشکل نقطہ بن گیا ہے۔ ایئر کولڈ سسٹم کی کولنگ کی صلاحیت اپنی حد کو پہنچنے والی ہے۔ اگرچہ ایئر کولڈ ہیٹ سنکس سوئچز کے گرمی کی کھپت کے موجودہ مسائل کو حل کر سکتے ہیں، لیکن وہ آخر کار اس وقت ناکافی ہوں گے جب 102.4/204.8Tbps مرکزی دھارے میں شامل ہو جائے گا اور مستقبل میں چپ بجلی کی کھپت بڑھ جائے گی۔ لہذا، آئی ٹی آلات کی اگلی نسل کے لیے زیادہ موثر مائع کولنگ ٹیکنالوجی سامنے آئی ہے۔ اگلے 5-10 سالوں میں، صنعت میں یہ اتفاق رائے بن گیا ہے کہ ڈیٹا سینٹرز میں ایئر کولڈ کولنگ کو آہستہ آہستہ مائع کولنگ سے بدل دیا جائے گا۔
موجودہ مائع کولنگ ٹیکنالوجی بنیادی طور پر سنگل فیز مائع کولنگ اور دو فیز مائع کولنگ میں تقسیم ہے۔ سنگل فیز مائع کولنگ سے مراد ٹھنڈک مائع ہے جو گردش کرنے والی گرمی کی کھپت کے عمل کے دوران اپنی مائع حالت کو برقرار رکھتا ہے، اور اعلی مخصوص حرارت کی صلاحیت کے ذریعے آسانی سے گرمی کو دور کرتا ہے۔ دو فیز مائع کولنگ سے مراد گردشی گرمی کی کھپت کے عمل کے دوران کولنٹ کی فیز تبدیلی ہے، جہاں کولنٹ انتہائی زیادہ گیسیفیکیشن لیٹنٹ حرارت کے ذریعے آلات کی حرارت کو لے جاتا ہے۔ دوسرے طریقوں کے مقابلے میں، سنگل فیز مائع کولنگ کی پیچیدگی کم ہے اور اسے حاصل کرنا آسان ہے، اور اس کی حرارت کی کھپت کی صلاحیت ڈیٹا سینٹرز میں آئی ٹی آلات کی مدد کے لیے کافی ہے، جس سے یہ موجودہ توازن کا انتخاب ہے۔
سنگل فیز مائع کولنگ کو کولڈ پلیٹ مائع کولنگ اور وسرجن مائع کولنگ میں تقسیم کیا گیا ہے۔ کولڈ پلیٹ مائع کولنگ مائع کولنگ پلیٹ کو آلات کے مرکزی حرارتی آلہ پر ٹھیک کرتی ہے، گرمی کو دور کرنے اور گرمی کی کھپت کے مقصد کو حاصل کرنے کے لیے کولڈ پلیٹ میں بہنے والے مائع پر انحصار کرتے ہوئے؛ وسرجن مائع کولنگ پوری مشین کو براہ راست کولنٹ میں ڈبونے کا عمل ہے، جو کہ سرور جیسے آلات کے آپریشن سے پیدا ہونے والی حرارت کو دور کرنے کے لیے مائع کی قدرتی یا جبری گردش پر انحصار کرتا ہے۔
کولڈ پلیٹ مائع کولنگ کے فوائد میں شامل ہیں: کمپیوٹر کے مجموعی کمرے میں کم سے کم ترمیم، صرف ریک میں ترمیم کی ضرورت ہے، کولنگ ڈسٹری بیوشن یونٹس (CDUs)، اور پانی کی فراہمی کا نظام۔ مزید برآں، کولڈ پلیٹ مائع کولنگ وسیع پیمانے پر قسم کے کولینٹ کا استعمال کر سکتی ہے اور اسے ڈوبی کولنگ سے بہت کم ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں ابتدائی سرمایہ کاری کے اخراجات کم ہوتے ہیں۔ اس کے علاوہ، کولڈ پلیٹ مائع کولنگ انڈسٹری چین مارکیٹ میں زیادہ پختہ اور زیادہ قابل قبول ہے۔
ڈوبنے والی مائع کولنگ کے فوائد میں شامل ہیں: (1) آلات کے ساتھ کولنٹ کے براہ راست رابطے کی وجہ سے، گرمی کی کھپت کی صلاحیت مضبوط ہوتی ہے، اور ڈیوائس کے زیادہ گرم ہونے کا خطرہ کم ہوتا ہے۔ (2) عمیق مائع کولنگ آلات کو پنکھے کی ضرورت نہیں ہوتی، جس کے نتیجے میں ہارڈ ویئر کے آلات کی کم وائبریشن اور طویل سروس لائف ہوتی ہے۔ (3) ڈوبی ہوئی مائع کولنگ مشین کے کمرے کی طرف ٹھنڈے پانی کی فراہمی کا درجہ حرارت زیادہ ہے، اور بیرونی طرف گرمی کو ختم کرنا آسان ہے۔ لہذا، مشین روم کی جگہ کا انتخاب اب علاقے اور درجہ حرارت کے لحاظ سے اتنا محدود نہیں رہا جتنا کہ ایئر کولڈ دور میں تھا۔
ڈیٹا سینٹر سوئچز میں مائع کولنگ ٹیکنالوجی کا اطلاق نہ صرف ان کے اپنے تھرمل مسائل کو حل کرتا ہے بلکہ مائع کولنگ سرورز کے ساتھ متحد تعیناتی کو بھی قابل بناتا ہے، ڈیٹا سینٹر کے انفراسٹرکچر کی متحد تعمیر اور آپریشن میں سہولت فراہم کرتا ہے۔ مائع کولنگ کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ بنانے، ڈیٹا سینٹر کے مزید اچھے پروڈکٹس تیار کرنے اور مشترکہ طور پر گرین ڈیجیٹل اکانومی بنانے کے لیے نئی ٹیکنالوجیز کے تبادلے کی حمایت کرتی ہے۔
