数据中心的热管理对设计工程师来说一直都是一项极具挑战的任务。如今人工智慧(AI)和机器学习等高级应用正在将数据处理需求提升到一个全新的层次,而传统的 I/O 模组冷却解决方案可能已经无法应对这些需求。因此,重新检讨现有的热管理系统是否能够满足系统升级的要求,并开发新的热管理方案已经迫在眉睫。
数据中心生态系统中新兴的热技术进步要求
数据中心的云计算推动了从基本电子邮件到生成式人工智慧等数位产品和服务的发展,但这需要大量电力,特别是在支援AI和机器学习的高级领域高数据处理需求。
热管理是数据中心运营的主要成本之一,液体冷却系统的运营费用高昂,企业数据中心的冷却系统投资也非常巨大。随着数据速率从112 Gbps-PAM4提升到224 Gbps-PAM4,功耗显著增加,光I/O 模组的功率需求在短短几年内从12W增至40W,功率密度增加了近4倍,这要求寻找新的冷却方法来应对挑战。

当前的主动冷却方法

  • 强制风冷:空气冷却是一种低风险的主动冷却方法,当每个机架的功率需求约为 10kW 时,强制通风系统通常可以处理热负荷。
  • 直接到晶元的液体冷却:用于数据中心的一种液体冷却选项是直接到晶元的液体冷却,当机架的功率需求达到25kW 至 50kW,就需要直接到晶片冷却来提供散热。
  • 增强主动冷却的无源元件:一些被动元件有助于主动冷却策略,帮助热传递并提供一些额外的热品质。常见无源元件是散热器和热管。

浸入式冷却

浸入式冷却是数据中心中最有效的液体冷却选项,但其风险和成本也相对较高。

光学 IO 模组的热挑战

服务器和机架式网路基础设施中的光学 I/O 模组需要有效的冷却策略,以确保系统的电源效率和稳定性。

数据中心架构的创新热管理解决方案

随着热负载的不断增加,以及服务器和光学 I/O 模组的向后相容性要求,现有的液体冷却解决方案可能需要扩展到模组,以支持更高的数据速率和计算要求。特别是对于 I/O,可以将新的解决方案整合到服务器和交换机中,从而在不影响可靠性的情况下提供更大的散热。

Molex 先进热 IO 解决方案

与传统散热器相比,Molex 的下拉式散热器(DDHS)提供了 +9°C 的卓越热性能改进。这项创新可以提供超过 30W 的风冷解决方案,减少了对更昂贵的液冷替代方案的需求,同时保持了系统的耐用性和性能。

先进的液体冷却解决方案

Molex 开发了一种称为集成浮动基座的液体冷却解决方案。每个与模块接触的基座都是弹簧调教的,并且可以独立移动,可以将单个冷板实现到不同的 1xN 和 2xN 单排和堆叠笼配置。独立移动的基座可以补偿每个埠的不同公差叠加,同时仍提供所需的下压力以实现良好的热接触。

下一代冷却策略的标准化和测试

影响光模组冷却设计的一般都是使用外壳温度作为模组温度的规格或限制。但外壳温度规格无法准确反映模块中关键元件的内部温度。内部元件的温度限制才会是真正的模组温度的限制规格。