Mit der steigenden Nachfrage nach künstlicher Intelligenz (KI) und der Verbesserung der Leistungsdichte stehen Rechenzentren vor beispiellosen Herausforderungen beim thermischen Management.Eine genaue Echtzeit-Temperaturüberwachung ist erforderlich, um Leistung und Effizienz zu optimieren und gleichzeitig Überhitzung zu vermeidenDiese Erkennungslösungen müssen genau, reaktionsschnell, robust und in der Lage sein, schnell wechselnde thermische Belastungen an hochempfindlichen Geräten zu bewältigen.
Dieser Artikel wird die Herausforderungen des thermischen Managements untersuchen, mit denen moderne KI-Rechenzentren konfrontiert sind, und eine detaillierte Analyse verschiedener Kühlsysteme, einschließlich Klimaanlagen,Untertauchkühlung, und thermische Managementlösungen.Einführung der Thermistorlösungen mit negativem Temperaturkoeffizient (NTC) von EPCOS (TDK) und Erläuterung, wie diese Lösungen zur Bewältigung der Herausforderungen des thermischen Managements verwendet werden können.
Warum werden KI-Rechenzentren neue Herausforderungen für das thermische Management mit sich bringen?
KI-Hardware wie Grafikverarbeitungseinheiten (GPUs) und Tensorverarbeitungseinheiten (TPUs) verbrauchen in der Regel viel mehr Strom als traditionelle Zentralverarbeitungseinheiten (CPUs).Datenzentren mit Fokus auf KI haben oft eine relativ hohe Leistungsdichte und konzentrierte Hotspots, was es schwierig macht, mit herkömmlichen Kühlmethoden zu verwalten.
Schlimmer noch, die Arbeitsbelastungen der KI variieren häufig sehr stark, und während des Verstärkungstrainings oder der Schlußfolgerungsoperationen können die thermischen Belastungen rasch steigen.Diese Situationen können zu einer Verschlechterung der Leistung führen., ungeplante Ausfallzeiten und Hardware-Beschleunigungsdegradation.
Um diesen neuen Anforderungen gerecht zu werden, müssen für Rechenzentren fortschrittlichere Kühlmethoden angewendet werden.oder Wärmetauscher direkt mit Hochleistungsgeräten wie z. B. CPUsDarüber hinaus kann auch die Immersion-Kühlmethode gewählt werden, bei der der gesamte Server in eine nicht leitfähige Flüssigkeit eingetaucht wird.
Auch die Klimaanlage wird in verschiedenen Bereichen modernisiert.Inter-Reihe-Kühleinheiten und eingebaute Kühleinheiten in Schränken können auf der Grundlage des gesamten Klimasystems für den Computerraum eine Zonenkühlung bereitstellen, d.h. in Echtzeit auf lokale Überhitzungsprobleme reagieren.
Obwohl die spezifischen Bedingungen dieser Kühlsysteme unterschiedlich sind, fördern sie alle die Nachfrage nach Temperaturüberwachung mit einer breiteren Verbreitung und einer schnelleren Reaktion.In diesem Artikel wird das direkt vernetzte Chip-Kühlsystem als Beispiel verwendet. Jeder Zielchip muss mit einem Wärmesenkensensor ausgestattet sein, um sicherzustellen, dass die Temperaturstandards eingehalten werden.und andere Sensoren müssen an der Kühlmittelverteilvorrichtung und dem Wärmetauscher installiert werden, um einen effizienten Betrieb des Systems zu gewährleisten.
Die Vorteile von NTC-Thermistor-Sensoren in Rechenzentrumsanwendungen
NTC-Thermistoren können all diese Anforderungen erfüllen. Wie der Name schon sagt, nimmt der Widerstand von NTC-Sensoren mit steigender Temperatur ab.Dies wird durch ein kleines wärmeempfindliches Oxidkeramikelement erreicht, das in einem Schutzgehäuse aus Metall oder Epoxidharz eingeschlossen ist.
Abbildung 1 zeigt die typische Temperaturwiderstandskurve eines Thermistors mit einem Nennwiderstand von 2-5 k Ω bei 25 °C. Wie in der Abbildung gezeigt, je größer der Widerstand,je geeigneter der Thermistor für Anwendungen bei hohen Temperaturen ist, weil die Veränderung des Widerstands leichter zu messen ist.
Typische Temperaturwiderstandskurve
Abbildung 1: Die typische Temperaturwiderstandskurve eines Thermistors mit einem Nennwert von 2 k Ω bis 5 k Ω bei 25 °C (Bildquelle: EPCOS (TDK))
Zu den Vorteilen, die NTC-Thermistoren für KI-Rechenzentren bringen, gehören
Hohe Präzision und schnelle Reaktionsgeschwindigkeit: extrem empfindlich auf leichte Temperaturänderungen und aufgrund der geringen thermischen Masse schnell.Diese Eigenschaften ermöglichen es NTC-Thermistoren, den schnell schwankenden thermischen Bedarf von KI-Rechenzentren effektiv zu decken.
Langlebigkeit und Stabilität: Sie besteht aus robusten Materialien und ist langlebig sehr zuverlässig und hat nur geringe Widerstände.Diese Stabilität minimiert die Wartungsbedürfnisse und verringert das Risiko unerwarteter Stillstandszeiten so weit wie möglich.
Kompakte Größe und flexible Installation: Dank seiner geringen Größe kann es leicht in geräteintensive Rechenzentrumsumgebungen mit begrenztem Platz integriert werden.Es kann den unterschiedlichen Anforderungen an Kühlsysteme in Rechenzentren mit künstlicher Intelligenz gerecht werden..
Die Thermistorreihe EPCOS NTC verkörpert diese Vorteile in vollem Umfang.
Überwachung von Hochleistungskomponenten mit NTC-Thermistoren, die an Wärmeabnehmern installiert sind
Hochleistungsprozessoren wie GPUs und TPUs erfordern eine strenge thermische Überwachung, um die Leistung zu erhalten und Überhitzung zu verhindern.B57703M0103G040 (Abbildung 2) wird für die direkte Montage auf der Kühlkörper verwendetDieser schraubfeste Sensor verkapselt einen NTC-Thermistor in ein Metallgehäuse mit herausragenden Ringohren.
EPCOS B57703M0103G040 Schleifendurchgangsthermistor
Abbildung 2: Der B57703M0103G040 Ringverbindungsthermistor kann eine präzise Temperaturüberwachung von Hochleistungsprozessorwärmeabnehmern erreichen. (Bildquelle: EPCOS (TDK))
Die Konstruktion von Schraubensensoren ist sowohl praktisch als auch wichtig, da sie eine gute thermische Kopplung mit der Oberfläche des Kühlkörpers und einen gleichbleibenden Kontaktdruck gewährleisten.Dies reduziert den thermischen Widerstand und verbessert die Messgenauigkeit bei schnellen Lastveränderungen.
Der Sensor hat einen langfristigen Stabilitäts-Test von 10000 Stunden bei einer Temperatur von +70 °C bestanden und kann unter hohen Temperaturbedingungen verwendet werden, die üblicherweise in KI-Rechenzentrum-Arbeitslasten zu finden sind.Der Nennwiderstand des Sensors bei +25 °C beträgt 10 k Ω, die eine zuverlässige Grundlage für die Messung höherer Betriebstemperaturen und eine genaue Rückkopplung für das Temperaturregelungssystem bietet.
Überwachung von Flüssigkeitskühlleitungen mit NTC-Thermistoren
Flüssigkeitskühlsysteme sind auf eine kontinuierliche Versorgung mit Kühlmittel bei geeigneter Temperatur angewiesen.B58100A0506A000 (Abbildung 3) ist ein 10 k Ω NTC-Thermistor, der schnell in Rohrleitungen installiert werden kann und eine ideale Wahl für die Überwachung von Kühlmittelversorgungsleitungen istDieses geformte Bauteil kann direkt an Rohre mit einem Durchmesser von 18 mm bis 19 mm angeklemmt oder an andere Rohrgrößen angepasst werden, je nach unterschiedlichen Anlagensituationen.Die eingebauten konvexen Kontakte können direkt an Überwachungsausrüstung angeschlossen werden.