Fully Liquid-Cooled Cold Plate Server

 

Txhawm rau ntxiv dag zog rau kev txhim kho cov cuab yeej ua kom txias thiab ua kom paub qhov ecosystem, Inspur Cov Ntaub Ntawv, hauv kev koom tes nrog Intel, tau tsom mus rau kev ua kom zoo dua cov dej txias tsim rau cov hom phiaj siab ceev.

 

Ntxiv rau qhov kev lag luam thoob plaws kev siv CPU thiab GPU ua kua txias, kev tshawb nrhiav tob thiab kev tshawb fawb tau ua rau cov kua txias txias rau lub zog siab, cov khoom siv hauv xeev (SSDs), OCP network phaib, PSUs, PCIe phaib, thiab optical modules.

 

Qhov kev siv zog no tau ua rau kev ua tiav cov kua dej txias siab tshaj plaws hauv kev lag luam, ua tau raws li cov kev xav tau ntawm kev xa mus rau ntau theem ntawm cov kua txias txias, thiab muab cov peev txheej dav dav thiab ntau yam kev txhawb nqa rau cov neeg siv khoom hauv kev lag luam xws li hauv internet thiab kev sib txuas lus.

 

Txoj kev loj hlob ntawm lub siab ua kua-txias txias phaj system yog raws li Inspur Information's 2U plaub-node high-density computing server i24. Txhua lub tshuab ua kua txias txhawb nqa ob Intel 5th Generation Xeon Scalable Processors, ua ke nrog 16 DDR5 nco modules, ib daim npav PCIe nthuav dav, thiab ib OCP 3.0 daim npav network. Tag nrho cov kab ke tuaj yeem txhawb nqa txog yim SSDs, ua tau raws li qhov xav tau ntawm cov neeg siv khoom thaum ua tiav cov kev siv hluav taws xob siab.Cov khoom siv hluav taws xob tseem ceeb ntawm cov neeg rau zaub mov suav nrog CPU, nco, I / O phaib, hard drives hauv zos, thiab chassis fais fab mov.

 

Cov kua ua kua txias ua rau kwv yees li 95% ntawm lub cev cua sov kom raug tshem tawm ncaj qha los ntawm cov kua los ntawm cov phaj txias tiv tauj nrog lub tshav kub. Qhov seem 5% ntawm cov cua sov yog nqa tawm los ntawm cov dej txias hauv huab cua-kua hluav taws kub hloov pauv nyob tom qab PSU, ua tiav ze li ntawm 100% kua cua sov ntes ntawm qhov system theem.

 

 

I Qhov System Composition thiab Pipeline Layout

 

1. Txheej txheem cej luam ntawm Cov Khoom Ua Kua Ua Kua Ua Kua Ua Kom Txias Siab

2U plaub-node tag nrho cov kua-txias neeg rau zaub mov muaj cov nodes, chassis, nruab nrab-plane, thiab SSD modules. Kev sib txuas ntawm cov nodes thiab chassis Cheebtsam yog pom tau los ntawm qhov muag tsis pom kev sib txuas rau cov dej, lub zog, thiab cov teeb liab ntawm cov connectors ceev, lub zog, thiab cov teeb liab txuas.

 

▲ Daim duab 1. 2U Four-Node Full Wave Cooled Server

 

2. Txheej txheem cej luam ntawm Lub Siab Ua Kua Dej-Cooled Server Ib Node

Lub siab ua kua-txias neeg rau zaub mov node muaj lub plhaub ntawm lub plhaub, motherboard, CPU chips, nco modules, nco txias phaj, CPU txias phaj, I / O txias phaj, fais fab mov, thiab lub rear tshav kub exchanger rau lub hwj chim mov.

 

▲ Daim duab 2. Puv Liquid-Cooled Server Node

 

 

II Kev xaiv ntawm Flow Pattern thiab Flow Rate xam

 

Txhawm rau kom yooj yim rau qhov nyuaj ntawm kev tsim txoj hauv kev, cov kua dej ua kom txias tag nrho no siv cov txheej txheem ntws los tsim rau lub coolant. Lub coolant ntws los ntawm cov khoom siv hluav taws xob qis mus rau cov khoom siv hluav taws xob siab rau cov cua sov dissipation. Cov ncauj lus kom ntxaws ntws yog qhia nyob rau hauv daim duab thiab cov lus hauv qab no.

 

▲ Series Flow Path ntawm 2U Four-Node Full Liquid-Cooled Server

 

▲ Table 3. Txias Nruab Nrab Flow Sequence

 

Tus nqi ntws ntawm cov kua-coo tag nrhocojserver must ua tau raws li qhov yuav tsum tau ua kom txias:

• Txhawm rau kom ntseeg tau lub sijhawm ntev ntawm cov khoom siv hauv cov kav dej, qhov rov qab dej kub ntawm ob sab yuav tsum tsis pub tshaj 65 degree.
• Txhawm rau kom ntseeg tau tias tag nrho cov khoom ntawm cov kua dej txias ua kom tau raws li qhov yuav tsum tau ua kom txias nyob rau hauv cov kev cai ciam teb, lub phaj tooj liab txias thiab PG25 raug xaiv rau kev ntsuas tus nqi tsim qauv.

 

Txhawm rau ua kom tau raws li qhov yuav tsum tau ua kom rov qab dej kub ntawm qhov nruab nrab sab tsis tshaj 65 degree, qhov tsawg kawg nkaus ntws ntawm PG25 ib leeg, Qmin, suav nrog cov qauv hauv qab no:

 

Qmin=Psys / (ρ * C * ∆T) ≈ 1.3 LPM

 

 

III Cov Khoom Tseem Ceeb Tsim ntawm Cov Khoom Uas Ua Kua Dej Txias Siab Ua Haujlwm Txias Phaj

 

1. CPU Txias Phaj Tsim

CPU txias phaj module yog ib qho kev siv tsim kho kom zoo raws li Intel's 5th Generation Xeon Scalable Processor txias phaj tsim cov cai. Nws suav nrog cov yam ntxwv xws li cua txias, kev ua haujlwm ntawm cov qauv, tus nqi tawm los, tus nqi, thiab kev sib raug zoo nrog cov khoom sib txawv. CPU txias phaj feem ntau yog tsim los ntawm CPU txias phaj aluminium bracket, CPU txias phaj, thiab txias phaj txuas.

 

▲ Daim duab 4. CPU Txias Phaj Module

 

2. Memory Liquid Cooling Design

Lub cim xeeb ua kua txias tsim tau txais ib qho tshiab sleeper heatsink kua cooling tov, muaj npe tom qab lub cim xeeb modules uas tau npaj zoo li cov neeg pw tsaug zog ntawm txoj kev tsheb ciav hlau. Qhov kev daws teeb meem no sib xyaw ua ke cov cua txias thiab cov phaj txias txias. Lub heatsink, uas muaj cov kav hluav taws xob ua kom sov (lossis ntshiab txhuas / tooj liab daim hlau, Vapor Chamber, thiab lwm yam), hloov cov cua sov los ntawm lub cim xeeb modules mus rau ob qho kawg. Thaum tshav kub kub yog kis mus rau lub phaj txias los ntawm cov thermal pads xaiv, thiab thaum kawg, lub coolant nyob rau hauv lub txias phaj nqa lub tshav kub mus, ua tiav nco txias.

 

Lub cim xeeb thiab heatsink tuaj yeem sib sau ua ke rau hauv chav tu me tshaj plaws sab nraum lub cev (hu ua lub cim xeeb module tom qab). Lub cim xeeb txias phaj nta lub cim xeeb kho cov qauv kom ntseeg tau tias kev sib cuag zoo ntawm lub heatsink thiab lub cim xeeb txias phaj. Cov qauv kho no tuaj yeem ruaj ntseg nrog cov ntsia hlau lossis tuav tsis muaj cov cuab yeej raws li xav tau. Sab saum toj ntawm lub cim xeeb txias txias txias lub cim xeeb, thaum lub hauv qab tuaj yeem ua kom txias rau lwm yam khoom siv hluav taws xob ntawm lub motherboard, xws li VRs. Txhawm rau ua kom yooj yim rau lub cim xeeb txias phaj tsim, lub adapter bracket tuaj yeem tsim los ntawm lub cim xeeb thiab motherboard kom tau raws li qhov siab ntawm cov motherboards sib txawv.

 

▲ Daim duab 5.Sleeper Heat Sink Liquid Cooling Solution

 

Piv nrog rau cov uas twb muaj lawm tubing nco ua kua txias daws nyob rau hauv lub lag luam, lub sleeper heatsink kua txias kua muaj cov nram qab no zoo:

 

Kev tu yooj yim:Kev saib xyuas kev nco yog qhov yooj yim raws li kev tswj hwm huab cua txias lub cim xeeb, tsis tas yuav tshem cov heatsink thiab fasteners. Qhov no zoo heev txhim kho kev sib dhos ua tau zoo thiab kev ntseeg siab ntawm cov kua-txias nco, txo cov kev puas tsuaj rau lub cim xeeb chips thiab thermal pads thaum lub sij hawm disassembly thiab reassembly nyob rau hauv lub system.

 

Zoo Compatibility:Lub tshav kub dissipation kev ua tau zoo ntawm cov tshuaj no tsis cuam tshuam los ntawm qhov sib txawv ntawm lub cim xeeb nti thicknesses thiab nco qhov sib nrug. Nws yog sib xws nrog qhov tsawg kawg nkaus nco qhov sib nrug ntawm 7.5mm thiab upwards. Lub decoupled tsim ntawm lub heatsink thiab txias phaj tso cai rau rov qab siv thiab standardization ntawm nco ua kua txias.

 

Tus nqi siab dua:Lub cim xeeb heatsink tuaj yeem xaiv raws li kev siv lub cim xeeb, nrog cov txheej txheem sib txawv thiab cov cuab yeej ua kom txias, thiab qhov ntau tuaj yeem teeb tsa raws li qhov xav tau raws li lub cim xeeb. Hauv qhov xwm txheej 7.5mm nco qhov sib txawv, nws tuaj yeem ua tau raws li qhov xav tau txias ntawm lub cim xeeb modules tshaj 30W.

 

Yooj yim ntawm Manufacturing thiab Assembly:Tsis muaj cov kua dej txias ntawm lub cim xeeb, tshem tawm qhov xav tau ntawm txoj hlua vuam thiab kev tswj cov txheej txheem. Cov txheej txheem cua txias cua txias thiab cov txheej txheem CPU txias phaj tuaj yeem siv tau. Thaum sib sau ua ke lub heatsink, cov cua kub dissipation kev ua tau zoo yog tsis rhiab rau tolerances ntawm lub heatsink thiab lub motherboard nyob rau hauv cov kev taw qhia ntawm perpendicular mus rau lub cim xeeb nti dav hlau, tsis txhob tsis zoo thermal contact thiab ua kom yooj yim.

 

Kev ntseeg tau zoo:Lub tshuab ua kua ua kom txias kom tsis txhob muaj kev puas tsuaj rau lub cim xeeb chips thiab thermal pads thaum lub sij hawm sib dhos thiab tuaj yeem tiv taus ntau qhov ntxig thiab tshem tawm. Tsis tas li ntawd, nws tiv thaiv kev pheej hmoo ntawm cov teeb liab kev sib cuag tsis ua hauj lwm los ntawm tilting ntawm lub cim xeeb thiab cov slots tom qab kev txhim kho lub cim xeeb thiab tubing kua txias cov kev daws teeb meem, txhim kho kev ntseeg tau zoo.

 

3. Hard Drive Liquid Cooling Design

Lub zog tshiab lub xeev tsav (SSD) cov kua ua kua txias siv lub heatsink nrog cov kav dej kub ua kom hloov cov cua sov los ntawm qhov chaw tsav nyuaj mus rau lub phaj txias sab nraum lub zog tsav los ntawm kev sib cuag ncaj qha nrog cov thermal pads, ua tiav cov cua sov.

 

Qhov kev daws teeb meem SSD no feem ntau yog SSD module nruab nrog lub heatsink, SSD txias phaj, hard drive module locking mechanism, thiab hard drive bracket. Lub hard drive module locking mechanism yog tsau rau ntawm hard drive bracket kom tsim nyog preloading quab yuam, kom ntseeg tau tias kev sib cuag mus ntev ntawm SSD module thiab SSD txias phaj. Txhawm rau ua kom yooj yim rau kev teeb tsa ntawm lub hard drive txias phaj voj nyob rau hauv qhov chaw kaw, lub hard drive bracket yog tsim los nrog cov tub rau khoom-hom kev teeb tsa hauv qhov tob ntawm cov neeg rau zaub mov.

 

▲ Daim duab 6. Innovative Solid-State Drive Liquid Cooling Solution

 

Cov yam ntxwv siab heev ntawm cov tshuaj no piv rau cov uas twb muaj lawm hard drive kua txias sim hauv kev lag luam suav nrog:

 

• Txhawb ntau dua 30 qhov kub-swps yam tsis muaj qhov system fais fab tuag.
• Tsis muaj kev pheej hmoo ntawm kev puas tsuaj rau cov ntaub ntawv thermal interface thaum lub sij hawm hard drive installation; lub xauv mechanism tsim kom ntseeg tau kev sib cuag mus ntev.
• Kev ua haujlwm tsawg rau cov kua dej txias; Tsuas yog cov txheej txheem cua txias thiab CPU txias phaj ua cov txheej txheem yog xav tau.
• Tsis muaj dej tsim ntawm lub hard drive; ntau lub hard drives tuaj yeem sib faib tib lub phaj txias, txo cov pob qij txha thiab txo qhov kev pheej hmoo ntawm kev xau.
• Flexibly yoog rau cov tshuab nrog cov thicknesses sib txawv thiab ntau ntawm cov khoom siv hauv xeev (SSDs).

 

4. PCIe/OCP Card Ua Kua Dej Txias Tsim

 

PCIe Ua Kua Dej Txias

PCIe daim npav ua kua ua kua txias yog ua raws li daim npav PCIe uas twb muaj lawm. Nws ua tiav qhov txias rau qhov kho qhov muag module thiab cov chips tseem ceeb ntawm daim npav PCIe los ntawm kev tsim lub PCIe daim npav txias uas tuaj yeem tiv tauj rau lub phaj txias. Cov cua sov los ntawm cov khoom siv kho qhov muag raug xa mus los ntawm cov kav dej kub mus rau lub ntsiab cua txias ntawm PCIe daim npav nti, thiab cov khoom siv txias txias ces pauv cov cua sov nrog IO txias phaj los ntawm cov khoom siv thermal interface.

 

Cov kua-txias PCIe daim npav muaj feem ntau ntawm QSFP cov dab dej kub, PCIe nti txias module, thiab daim npav PCIe nws tus kheej. QSFP cov dab dej kub kub yog tsim los nrog cov elasticity tsim nyog los xyuas kom zoo ntab thaum QSFP lub dab dej kub thiab lub tawb ntawm PCIe txias module raug sib xyaw, muab cov neeg siv kev paub zoo, zam kev puas tsuaj rau qhov kho qhov muag module, thiab ua kom ruaj khov rau kev ua kom txias.

 

▲ Daim duab 7. PCle Card Liquid Cooling Module

 

OCP3.0 Cov kua txias txias

OCP3. Cov cua sov uas tsim los ntawm cov chips ntawm daim npav yog xa mus rau cov kua-txias heatsink, thiab thaum kawg cov cua sov tau tawg los ntawm kev sib cuag ntawm lub heatsink thiab lub system IO txias phaj.

 

OCP3.0 kua txias module feem ntau muaj xws li heatsink module, OCP3.0 daim npav, thiab nws cov bracket. Vim muaj qhov txwv tsis pub, lub caij nplooj ntoos hlav ntsia hlau yog siv los ua cov txheej txheem kaw kom ntseeg tau tias kev sib cuag mus ntev ntawm cov heatsink module thiab IO txias phaj tom qab cov kua-txias OCP3.0 daim npav tau sib sau ua ke.

 

▲ Daim duab 8. OCp3.0 Liquid Cooling Module

 

Xav txog qhov yooj yim ntawm kev saib xyuas yav tom ntej thiab qhov xav tau rau ntau qhov kev sib pauv kub ntawm OCP3.0 daim npav, kev tsim ntawm lub tshuab xauv thiab xaiv cov khoom siv thermal interface tau ua kom zoo dua los txhim kho tag nrho kev ntseeg tau thiab yooj yim ntawm kev ua haujlwm. thiab tu.

 

IO Cold Plate Solution

Lub phaj txias IO yog lub phaj txias txias uas tsis yog tsuas yog dissipates cua sov los ntawm cov cua sov Cheebtsam nyob rau hauv lub motherboard lub IO cheeb tsam tab sis kuj txias cov kua-txias PCIe daim card thiab cov kua-cooled OCP3.0 daim card.

 

▲ Daim duab 9. lO Txias Phaj

 

▲ Daim duab 10. Txoj hauj lwm ntawm Liquid-Cooled PCle Card, Liquid-Cooled OCP3.0, thiab IO Txias Phaj

 

IO txias phaj feem ntau muaj IO txias phaj lub cev thiab tooj liab raj raws. Lub IO txias phaj lub cev yog ua los ntawm txhuas alloy, thaum lub raj tooj liab yog lub luag haujlwm rau cov dej txias thiab ua kom muaj cua sov. Cov qauv tsim tshwj xeeb yuav tsum tau ua kom zoo raws li lub motherboard layout thiab cov khoom cua txias. Lub heatsink modules ntawm cov kua-txias PCIe daim npav thiab cov kua-txias OCP3.0 daim npav hu rau IO txias phaj raws tus xub taw qhia. Kev xaiv cov khoom siv rau cov kav dej txias yuav tsum xav txog kev sib raug zoo nrog lub kaw lus lub raj xa dej txias thiab cov ntaub ntub dej.

 

Qhov no IO txias phaj kua txias kua ua tau raws li qhov yuav tsum tau ua los ua ke ntawm ntau yam. Kev sib xyaw ua ke ntawm cov khoom siv tooj liab thiab txhuas hais txog cov teeb meem kev sib raug zoo ntawm cov khoom, ua kom cov cua txias ua haujlwm, pab txo cov phaj txias qhov hnyav los ntawm 60%, thiab txo cov nqi.

 

5. Kev Siv Hluav Taws Xob Txias Phaj Tsim

Lub tshuab hluav taws xob ua kua ua kua cua txias yuav ua rau kom txias lub PSU ntxuam cov pa tawm los ntawm kev txuas cov cua sov sab nraud rau cov kua hluav taws xob rau cov cua txias uas twb muaj lawm, yog li txo cov txheej txheem preheating ntawm cov ntaub ntawv sab nraud ib puag ncig.

 

PSU rear tshav kub exchanger muaj ntau txheej txheej, nrog raws thiab fins stacked rau ib leeg. Qhov luaj li cas ntawm PSU rear tshav kub exchanger yuav tsum sib npaug qhov yuav tsum tau txias txias, qhov hnyav, thiab tus nqi thaum xyuas kom meej tias nws tsis cuam tshuam nrog lub hwj chim qaum ntxig / tshem tawm muaj nuj nqi thiab ua tau raws li qhov chaw txwv ntawm lub system txee. PSU rear tshav kub exchanger yog nyob ntawm nws tus kheej mounted ntawm node bracket.

 

▲ Daim duab 11. PSU Rear Heat Exchanger

 

Lub tshuab hluav taws xob tshiab no ua kua ua kua txias tshem tawm qhov xav tau los tsim cov khoom siv ua kua-txias tshiab, ua kom lub voj voog txoj kev loj hlob thiab txo cov nqi kev loj hlob. Nws cov kev ua tau zoo tshaj plaws tso cai rau nws hloov pauv mus rau cov khoom siv hluav taws xob los ntawm ntau tus neeg muag khoom, txuag ntau dua 60% piv rau cov khoom siv ua kua-txias.

 

Rau cov ntawv thov uas suav nrog tag nrho cov txee, lub zog hluav taws xob ua kua txias kuj tseem tuaj yeem siv lub hauv nruab nrab cua-kua hluav taws kub exchanger tov. Qhov no suav nrog kev sib khi rau pem hauv ntej thiab nram qab lub qhov rooj ntawm lub txee thiab tso lub hauv nruab nrab cua-kua hluav taws kub sib hloov rau hauv qab ntawm lub txee, hloov cov khoom siv hluav taws xob-kua hluav taws kub hloov pauv tom qab PSU nrog lub hauv paus.

 

Lub centralized cua-kua hluav taws kub exchanger muaj aluminium corrugated fins coated nrog ib tug hydrophilic txheej los txhim khu kev sib hloov cua sov, ua ke nrog high heat transfer coefficient tooj liab kav. Nws tuaj yeem muab yam tsawg kawg 8kW ntawm lub peev xwm txias nrog qhov sib txawv ntawm 10 degree kub. Lub tshav kub exchanger txoj kev khiav yog optimized los ntawm kev simulation los lis ntau txaus ntawm tsawg kuj. Nws nta cov qauv tsim los tiv thaiv condensation thiab kev paub txog kev xau kom tshem tawm kev nyab xeeb. Lub pob khawm tshwj xeeb tsim ua tau raws li qhov yuav tsum tau muaj kev thauj khoom siab, thiab daim npav-qhov sib txuas tsim ua kom yooj yim rau kev teeb tsa thiab kev saib xyuas.

 

Nrog ntau dua 95% ntawm cov cua sov los ntawm ib qho kua-txias neeg rau zaub mov tswj los ntawm cov phaj txias, tsawg dua 5% ntawm cov cua sov yuav tsum tau ua los ntawm cov cua-kua hluav taws kub exchanger. Txhua lub node tsuas yog xav tau 40-50W ntawm huab cua-kua hluav taws xob hloov pauv, thiab ib qho chaw nruab nrab ntawm huab cua-kua hluav taws xob hloov hluav taws xob txhawb nqa 8kW ntawm lub peev xwm hloov hluav taws xob, ua kom txias tsis pub tsawg dua 150 nodes, ntawm tus nqi qis dua 150 faib cua-kua kub exchangers.

 

Qhov kev daws teeb meem no tso cai rau cov khoom siv hluav taws xob rau cov khoom siv hluav taws xob kom nyob twj ywm tsis hloov kho, nrog cov cua sov tsim tau raug sau thiab sib pauv sib npaug los ntawm qhov nruab nrab cua-kua hluav taws xob hloov pauv ntawm lub txee tom qab. Cov cua sov ua rau nws tus kheej muaj nyob rau hauv lub txee, tsis muaj kev cuam tshuam rau cov ntaub ntawv chaw ib puag ncig, ua tiav "Rack li lub computer."