Immersion cooling fluid with bubbles
新一代數據中心在此誕生。
諮詢3M專家

使用浸沒式冷卻技術的數據中心

  • 數據經濟的興起徹底改變了我們的生活方式,而我們隨時待命及高度整合的世界正推動企業以前所未見的快速步調運作。

    我們日常生活幾乎各個層面 - 智慧裝置、居家、城市及自動駕駛汽車 - 都仰賴數據中心內的一切運作。

    然而,這些數據中心在能源、水的消耗、碳足跡等方面都付出極大的代價。可以確定的是 - 我們需要更快、更聰明、更節能及更能永續發展的數據中心。

    藉由從傳統的冷卻方式轉移至使用3M電子液的浸沒式冷卻技術,企業不僅能做好準備,迎接未來史無前例的高效能要求,同時還能管理成本及降低耗損天然資源。

    邁進過去遙不可及的想像 - 數據中心的新紀元。


Data point diagram graphic

探索3M™ 電子液在數據中心方面的
五種不同應用方式。

使用3M™ Fluorinert™ 氟化液及3M™ Novec™ 電子工程液不僅有助於改善效能,同時更能降低成本及對天然資源的依賴 - 從設計、建構、維護到運作都是如此。

新一代數據中心即將誕生 - 就讓3M科技幫您達成任務。

  • 超大规模

    战略、性能、成本、可持续

    • 超大规模

      地理和环境条件无关

      无论决定将地点设于何处,均可在全球范围内部署冷却基础架构更为一致的数据中心。

      数据中心设计更简单,扩展也更高效

      使用更小规模的数据中心和更简单的数据中心拓扑结构(例如,机械、电气、网络),可以更高效地扩展。消除对复杂气流管理的需求,可以简化数据中心的设计难度。

      减少资本支出和运营费用

      更大限度地减少或消除空冷基础设施(例如冷水机组、CRAC、CRAH、PDU、RPP、电信/网络设备、设施占地面积等),可以满足新的工作负载需求,同时减少资本支出。随着冷却效率提高,辅助冷却所需求的专用电力的成本就会降低。

      降低用电效率指标(PUE)和水资源的使用

      当用电效率指标低至1.03时,可以构建更具能效、更可持续的数据中心。另外,通过单相或两相浸没式液冷,并使用干式冷却器,可以减少或消除水资源的浪费。

  • 超级计算

    战略、性能、成本、可持续

    • 超级计算

      性能和冷却效率更高

      通过增加每浮点运算速率(FLOPS)的用电效率,浸没冷却现已可以支持新的或计算密集度更高的工作负载,而这些是传统的冷却解决方案很难以高效、具有成本效益的方式进行冷却的。

      降低用电效率指标(PUE)和水资源的使用

      当用电效率指标低至1.03时,可以构建更具能效、更可持续的超级计算机。另外,通过使用干式冷却器可以在两相浸没式液冷中消除水资源浪费,或在单相浸没式液冷中减少甚至消除水资源浪费。

      减少运营费用

      随着冷却效率提高,辅助冷却所需求的专用电力的成本就会降低。

  • 企业高性能计算

    战略、性能、成本、可持续

    • 企业高性能计算

      更大的功率支持和冷却效率

      支持新的或计算密集度更高的工作负载,而这些是传统的冷却解决方案很难以高效、具有成本效益的方式进行冷却。

      延迟更低

      将对延迟敏感的工作负载运行在更加密集、空间优化的数据中心内,或更加接近用户的服务器机柜内,从而帮助降低延迟。

      提高硬件可靠性

      芯片结温更低、温度波动和热点的减少,均提高了运行可靠性;同时较大程度地减少传统冷却方法中必需的活动部件(例如风扇),从而减少常见的硬件故障。

  • 边缘计算/5G

    战略、性能、成本、可持续

    • 边缘计算/5G

      地理和环境无关

      无论部署环境如何变化(例如,冷/热、潮湿/干燥),均可在全球范围内安装具有一致冷却基础设施的边缘计算系统。更加密集的形态也更好地适用于对空间和重量较敏感的应用。

      未来功率密度需求的路线图

      部署更小尺寸形状的高密度边缘计算设备,来支持当前和未来的工作负载。

      延迟更低

      在更加密集、空间优化、更加接近用户的边缘计算设备内,运行对延迟敏感的工作负载,从而帮助降低延迟。

      延长固定资产寿命

      密封浸没式液冷装置保护IT硬件免受灰尘和湿气等环境污染物的影响。减少运动部件还有助于提高可靠性,从而延长边缘设备的使用寿命。

  • 加密货币

    战略、性能、成本、可持续

    • 加密货币

      每瓦性能更高

      通过超频提高算力,从而获得浸没式冷却的优势。考虑到冷却效率的提高,可以将更多的电力分配给挖矿和其他盈利的业务。

      减少资本和运营支出

      通过更大限度减少或消除空冷基础设施(例如冷水机组、CRAC、CRAH、PDU、RPP、电信/网络、设施占地面积)来降低资本支出。随着冷却效率的提高,可以减少专用于辅助冷却需求的电费。


3M™ 電子液驅動液體冷卻技術

3M™ 電子液能應用於單相及兩相浸沒式冷卻技術,以及單相及兩相晶片導向(direct-to-chip)冷卻技術中。

  • 單相浸沒式冷卻技術圖表
  • 單相浸沒式冷卻技術

    在單相浸沒式冷卻系統中,電子液仍然維持在液相狀態。電子元件直接浸沒在電子液中,
    電子液盛裝在密封、但容易取用的冷卻槽內,電子元件散發出的熱能將傳導至電子液中。
    通常會使用泵將吸收熱氣的電子液注入熱交換器中,在熱交換器中冷卻後再循環流回冷卻槽中。

  • 兩相浸沒式冷卻技術圖表
  • 兩相浸沒式冷卻技術

    在兩相浸沒式冷卻系統中,電子液被煮沸並凝結,進而提高傳熱效率。電子元件直接浸沒在介電質液中,介電質液盛裝在密封、但容易取用的冷卻槽內,電子元件散發的熱能會使得介電質液沸騰,因而從液體中散發出蒸氣。蒸氣會在冷卻槽中的熱交換器(冷凝器)上凝結,因而將熱能傳導至設施用水上,設施用水流出數據中心後一併將熱能帶走。

  • 晶片導向(Direct-to-chip)冷卻技術圖表
  • 晶片導向(Direct-to-chip)冷卻技術

    晶片導向冷卻技術藉由將液體泵送至連接在電子原件上的冷卻板來散熱。液體不會與電子元件直接接觸。雖然晶片導向冷卻系統常使用非介電質液(例如,水乙二醇),介電質液也可以用於晶片導向冷卻系統中,以降低漏液風險,進而提高硬體/IT設備的可靠性。晶片導向冷卻系統也可使用單相或兩相冷卻技術。


挑選正確的3M™ 電子液,以滿足您的液體冷卻系統需求

  • 3M™ Fluorinert™ 電子氟化液
    3M™ Fluorinert™ 電子氟化液

    逾60年來,3M™ Fluorinert™ 電子氟化液已為直接接觸的電子冷卻系統奠定了屹立不搖的標準。這些極惰性的全氟化液具卓越的介電質強度,以及優越的材料相容性。3M™ Fluorinert™ 電子氟化液是清澈、無臭、不可燃、非油性、低毒性及無腐蝕性的液體,能提供廣泛的工作溫度範圍,以及耐高溫與高化學穩定性。3M™ Fluorinert™ 電子氟化液還具有低介電常數,成為運用於單相及兩相浸沒式冷卻系統中的最佳選擇。

  • Novec™ 電子工程液
    3M™ Novec™ 電子工程液

    3M™ Novec™ 電子工程液的設計目的在於平衡效能,同時具備環保及工人安全特性。它們的應用用途廣泛,包含熱交換、清潔、測試及潤滑沉積。這些液體不可燃、非油性、低毒性、無腐蝕性、具良好的材料相容性及高溫穩定性。3M™ Novec™ 電子工程液也獲得低全球暖化潛勢(GWP)及低臭氧破壞潛勢(ODP)標章,能為數據中心所有者的單相或兩相浸沒式冷卻(晶片導向及浸沒式冷卻)系統的各項應用,提供一項創新、值得信賴與永續的解決方案。針對數據中心液體冷卻系統,3M目前建議使用以氫氟醚為基底(HFE)的3M™ Novec™ 電子工程液。檢視3M™ Novec™ 電子工程液產品


浸沒式冷卻技術常見問題

  • 浸沒式冷卻技術是將IT硬體直接浸沒於非導電液體,如3M™ Fluorinert™ 氟化液或3M™ Novec™ 電子工程液中,達到為數據中心散熱的一種冷卻方式。由電子元件產生的熱能會直接並有效率地傳導至液體中。這能減少在傳統冷卻方式中,對介面材料、散熱器、風扇、護罩、板金及其他組件的需求。
  • 與傳統氣冷式冷卻系統相比,使用3M™ 電子液的浸沒式冷卻系統能提供許多好處,包含提高熱效率(即較低的PUE),以及數據中心的效能與可靠性。浸沒式冷卻技術也能消除氣流管理的複雜需求。優化的浸沒式冷卻數據中心能降低資金需求與營運成本,以及施工時間及設施的複雜性。浸沒式冷卻系統提高了計算能力,因此能夠使數據中心的配置更具彈性,並消除數據中心地點選擇的限制,如高房價或空間的限制。最後,使用3M™ 電子液的浸沒式冷卻系統能省去氣冷式冷卻器節水器及複雜控制裝置的需求,消除龐大的用水量、能源效率與成本間的權衡折衷。相反地,藉由利用不同氣候的天然水溫,並且在無需蒸發設施的條件下,達到全功率冷卻效果,大大降低了數據中心所需的用水量。
  • 浸沒式冷卻技術是將IT硬體直接浸沒於介電質液體中,介電質液盛裝在密封、但容易取用的冷卻槽內。電子元件產生的熱能會直接傳導至液體中。在晶片導向冷卻技術中,電子元件不會與液體直接接觸。相反地,晶片導向冷卻技術使用管線將液體冷卻劑泵送至與電子元件連接的冷卻板,達到傳導熱能的散熱效果。

    浸沒式冷卻技術與晶片導向冷卻技術都可以使用3M™ 電子液進行單相及兩相冷卻方式。
  • 浸沒式冷卻系統有兩種常見的配置:冷卻槽及翻蓋式。

    冷卻槽浸沒式冷卻使用介電質液作為熱交換媒介,介電質液盛裝於密封、但易於取用的冷卻槽中。這樣就不需使用氣密連接器、耐壓冷卻槽、密封件及翻蓋。伺服器必須垂直安裝在冷卻槽中。

    翻蓋式的設計中,伺服器電子設備密封在伺服器機箱內。介電質液透過整個伺服器冷卻槽流通循環,藉以達到電子元件散熱效果。翻蓋式設計通常會將伺服器水平插入機架中。
  • 在決定採用單相或是兩相浸沒式冷卻系統時,有一些關鍵因素值得納入考量。

    單相浸沒式冷卻系統的特點在於冷卻槽的設計較簡單,液體的盛裝也較簡便。相較於兩相冷卻系統,單相冷卻系統的材料相容及液體衛生方面的挑戰也相對較小。

    相較於單相浸沒冷卻系統,被動式兩相浸沒冷卻系統能透過沸騰過程(液相到氣相的變化),提高熱交換效率,實現更高的功率密度(高達250-500kW/單槽)。

    此外,支援兩相浸沒冷卻系統所需的冷卻設施通常較沒有那麼複雜,因為除了乾空氣冷卻器之外,不太需要額外的絕熱冷卻設施。
  • 含氟化合物(或碳氟化合物)及碳氫化合物(例如,礦物油、合成油、天然油)都可用於單相浸沒式冷卻系統中。沸點較高的液體(高於系統最高溫度)將能確保液體維持在液相狀態。

    在決定使用何種含氟化合物及碳氫化合物時需要考量:熱交換效能(長時間的穩定性與可靠性)、IT硬體維護的便利性、液體衛生性與更換需求、材料相容性、電子特性、易燃或可燃性、環境衝擊、安全相關問題,以及在冷卻槽或數據中心的整個生命週期期間的整體液體成本。
  • 兩相浸沒式冷卻系統主要使用通常具有較低沸點的含氟化合物,碳氫化合物通常不會用於兩相浸沒式冷卻系統中,因為大部分的碳氫化合物都是可燃及/易燃的。因此,碳氫化合物通常只用於單項浸沒式冷卻系統中。

    在決定使用何種含氟化合物時需要考量:對IT硬體效能的衝擊(一致性、可靠性等)、IT硬體維護的便利性、液體衛生性與更換需求、材料相容性、電子特性、易燃或可燃性、環境衝擊、安全相關問題,以及在冷卻槽或數據中心的整個生命週期期間的整體液體成本。
  • 迷思或事實?

    我們的專家將破除一些與浸沒式冷卻技術及3M™ 電子液有關的常見迷思。

    查看迷思破除問與答


浸沒式冷卻技術資源

  • 一同探索冷卻槽設計、建構(例如,材料、蓋子/密封)、IT硬體準備、電子液調節與汙染物移除、濕度管理與排氣及壓力控制的最佳作業流程。

  • 浸沒式冷卻槽影片縮圖
    影片:觀看浸沒式冷卻技術動作畫面

    觀看幕後影片,進一步了解單相及兩相浸沒式冷卻系統如何運作。此外,了解使用3M™ 電子液的浸沒式冷卻系統,如何在氣冷式冷卻系統不到10%的空間中,能夠支援更高的計算能力及效能。

  • 傳統的數據中心僅是在冷卻上,平均耗費了40%的能源,以及數十億加侖的水。在熱傳導及熱管理科技的創新下,一同探索數據中心轉型的不同風貌。

  • BitFury加密虛擬貨幣數據中心的40+ MW、1.02 PUE浸沒式冷卻系統使用3M™ Novec™ 7100電子工程液,達到每槽250 kW或每平方公尺面積100 kW的效能。


電子液的嶄新未來

我們在浸沒式冷卻技術上的獨特經驗能幫助您處理未來的數據中心專案。

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