Met de toenemende vraag naar kunstmatige intelligentie (AI) en de verbetering van de krachtdichtheid worden datacenters geconfronteerd met ongekende uitdagingen op het gebied van thermisch beheer.Een nauwkeurige real-time temperatuurbewaking is vereist om de prestaties en efficiëntie te optimaliseren en tegelijkertijd oververhitting te voorkomenDeze detectieoplossingen moeten nauwkeurig, snel en robuust zijn en in staat zijn om snel veranderende thermische belastingen op hooggevoelige apparaten aan te kunnen.
Dit artikel zal de thermische uitdagingen onderzoeken waarmee de ontwerpers van moderne AI-datacenters worden geconfronteerd, en een gedetailleerde analyse van verschillende koelsystemen, waaronder airconditioning,onderdompeling koeling, en thermische beheersoplossingen.de thermistoroplossingen met een negatieve temperatuurcoëfficiënt (NTC) van EPCOS (TDK) introduceren en uitleggen hoe deze oplossingen kunnen worden gebruikt om thermische managementproblemen aan te pakken.
Waarom zullen AI-datacenters nieuwe uitdagingen met zich meebrengen op het gebied van thermisch beheer?
AI-hardware zoals grafische verwerkingseenheden (GPU's) en tensorverwerkingseenheden (TPU's) verbruikt meestal veel meer stroom dan traditionele centrale verwerkingseenheden (CPU's).datacenters met een focus op AI hebben vaak een relatief hoge energie-dichtheid en geconcentreerde hotspots, waardoor het moeilijk is om te beheersen met behulp van traditionele koelmethoden.
Er is nog meer verschil in de werklast van AI, en tijdens versterkingsopleidingen of inferentie-operaties kunnen de thermische belastingen snel stijgen.deze situaties kunnen leiden tot een afname van de prestaties, ongeplande downtime, en hardware versnelling degradatie.
Om aan deze opkomende eisen te voldoen, moeten geavanceerdere koelmethoden worden toegepast voor datacenters.of warmtewisselaars rechtstreeks met krachtige apparaten zoals CPU'sDaarnaast kan ook een onderdompeling koelmethode worden gekozen, waarbij de hele server ondergedompeld wordt in niet-geleidende vloeistof.
Ook de airconditioning wordt op verschillende manieren vernieuwd.Inter-reeks koelinrichtingen en ingebouwde koelinrichtingen in kasten kunnen zone-koeling bieden op basis van het totale systeem voor airconditioning van de computerruimte, d.w.z. in realtime reageren op lokale oververwarmingsproblemen.
Hoewel de specifieke omstandigheden van deze koelsystemen verschillen, zijn ze allemaal de aanleiding voor de vraag naar temperatuurbewaking met een bredere verspreiding en een snellere reactie.Dit artikel neemt het rechtstreeks aangesloten chip koelsysteem als voorbeeld. Elke doelchip moet worden uitgerust met een sensor van de hittezuiger om ervoor te zorgen dat de temperatuurnormen worden gehandhaafd.en andere sensoren moeten worden geïnstalleerd op het koelmiddelverspreidingsapparaat en de warmtewisselaar om een efficiënte werking van het systeem te garanderen.
De voordelen van NTC-thermistorsensoren in datacentertoepassingen
NTC-thermistors kunnen aan al deze eisen voldoen. Zoals de naam al doet vermoeden, neemt de weerstand van NTC-sensoren af met stijgende temperatuur.Dit wordt bereikt door middel van een klein thermogevoelig ceramisch element met oxide die is omsloten in een beschermende behuizing van metaal of epoxyhars.
Figuur 1 toont de typische temperatuurweerstandscurve van een thermistor met een nominale weerstand van 2-5 k Ω bij 25 °C.hoe beter de thermistor geschikt is voor toepassingen bij hoge temperaturen, omdat de verandering in weerstand gemakkelijker te meten is.
Typische temperatuurweerstandsgrafiek
Figuur 1: De typische temperatuurweerstandscurve van een thermistor met een nominale waarde van 2 k Ω tot 5 k Ω bij 25 °C. (Bildbron: EPCOS (TDK))
De voordelen die NTC-thermistors bieden aan AI-datacenters zijn:
Hoge precisie en snelle reactie: zeer gevoelig voor lichte temperatuursveranderingen, en door de kleine thermische massa is de reactiesnelheid snel.Deze eigenschappen stellen NTC-thermistors in staat de snel fluctuerende thermische vraag van AI-datacenters effectief te voldoen.
Duurzaamheid en stabiliteit: Gemaakt van stevige materialen, heeft het een uitstekende betrouwbaarheid op lange termijn en minimale weerstand tegen drift in de tijd.Deze stabiliteit beperkt de onderhoudsbehoeften tot een minimum en vermindert het risico op onverwachte stilstand zoveel mogelijk.
Compact formaat en flexibele installatie: dankzij zijn kleine formaat kan het gemakkelijk worden geïntegreerd in apparatenintensieve datacenteromgevingen met beperkte ruimte.het kan voldoen aan de verschillende behoeften van koelsystemen in datacenters met kunstmatige intelligentie.
De EPCOS NTC thermistor-serie belichaamt deze voordelen volledig. Deze productserie omvat oplossingen voor het monitoren van radiatoren en leidingen, onderwaterkoelsystemen en luchtbehandelingsunits.
Monitoring van componenten met een hoog vermogen met behulp van NTC-thermistors die zijn geïnstalleerd op warmtezuigers
Processoren met een hoog vermogen, zoals GPU's en TPU's, vereisen strenge thermische monitoring om de prestaties te behouden en oververhitting te voorkomen.B57703M0103G040 (figuur 2) wordt gebruikt voor rechtstreekse installatie op de hittezuigerDeze schroefvastgezette sensor sluit een NTC-thermistor in een metalen behuizing met uitsteekende ringoren.
EPCOS B57703M0103G040 Loop terminal thermistor
Figuur 2: B57703M0103G040 ringverbindingsthermistor kan precieze temperatuurbewaking van high-power processor hittezuigers te bereiken. (Foto bron: EPCOS (TDK))
Het ontwerp van schroefgefixeerde sensoren is zowel handig als belangrijk, waardoor een goede thermische koppeling met het oppervlak van de koelplaat en een consistente contactdruk worden gewaarborgd.het verminderen van de thermische weerstand en het verbeteren van de meetnauwkeurigheid bij snelle veranderingen van de belasting.
De sensor is geslaagd voor een langetermijnstabiliteitstest van 10000 uur bij een temperatuur van +70 °C en kan worden gebruikt bij hoge temperatuuromstandigheden die vaak voorkomen bij AI-datacenterwerkbelastingen.De nominale weerstand van de sensor bij +25 °C is 10 k Ω, die een betrouwbare basis biedt voor het meten van hogere bedrijfstemperaturen en een nauwkeurige feedback voor het temperatuurregelsysteem.
Monitoring van vloeistofkoelleidingen met NTC-thermistoren
Vloeibare koelsystemen zijn afhankelijk van een continue aanvoer van koelmiddel bij een passende temperatuur.B58100A0506A000 (figuur 3) is een 10 k Ω NTC-thermistor die snel op leidingen kan worden geïnstalleerd en is een ideale keuze voor het monitoren van koelvloeistoftoevoerlijnenDit gevormde onderdeel kan rechtstreeks worden bevestigd op buizen met een diameter van 18 mm tot 19 mm of kan worden aangepast aan andere buizen van verschillende groottes op basis van verschillende installatiesituaties.De ingebouwde convexe contacten kunnen rechtstreeks worden aangesloten op monitoringsapparatuur.