Intel Sustainability Taiwan Day 展示與台灣 ICT 產業合作的資料中心與永續技術,創新冷卻與能源管理實現與環境共存的使命

2022.12.07 09:30AM
照片中提到了480、Open IP Immersion Cooling、@OF,包含了展覽、藍色、電子產品、展覽、電子機器

隨著人類的生活與網路越來越密不可分,無論是網路傳輸、數位資料的彙整與處理等,皆免不了提高資料中心、數據分析與邊際運算的需求,然而另一方面,也由於氣候變遷、能源資源議題等,企業、服務與技術提供者也需肩負社會責任與進行環境永續的策略;在資料中心舉足輕重的 Intel 也於 2022 年末之際於台北舉辦 Intel Sustainability Taiwan Day ,並於活動中展示與台灣 IT 產業合作夥伴攜手建構的創新解決方案,使資料中心、邊際運算等能夠更具效益。

模組化伺服器設計帶來產品壽命延長與彈性,並與浸沒式冷卻系統相輔相成

▲藉由將運算節點與 I/O 分離成不同的機板,能簡化產品設計複雜度

▲ Intel Orchid City 模組展示由兩個單插槽運算單元構成雙插槽運算模組

▲英業達與 Intel 開發的模組基於 Open IP 模組化伺服器 Orchid City

▲由 Intel 與營邦合作的 Max I/O 模組結合 PCIe 與轉接卡實現最佳化 I/O 配置

Intel 與台灣 ICT 產業有相當深的淵源,此次展示 Intel 與台灣 ODM 共同合作的模組化系統設計,即是 Intel 與產業共同邁向循環經濟的重要一步;借助將伺服器系統的運算節點與 I/O 分離成不同的模組,能借助模組化延長產品生命週期,同時縮減節點設計時間,並帶來高度的彈性擴充設計,同樣的運算節點電路板能夠使用在緊湊系統,或是部屬在資料中心或戶外邊際環境,並且藉由模組化設計,能使散熱設計進行創新,尤其如浸沒式冷卻系統更能依據冷卻液特性與熱浮力進行彈性配置。

英業達展示基於 Intel Open IP 的浸沒式冷卻系統

▲英業達展示的浸沒冷卻系統以 Intel Open IP 進行設計

▲系統由放置伺服器的槽體(照片右的獨立箱體)、 CDU (冷卻液分配單元)與監控系統(右側箱體上方)三個子系統構成

英業達在此次活動當中展示的是採用 Intel Open IP 所設計的 48U 浸沒式冷卻系統,浸沒式冷卻是近期相當受關注的資料中心散熱架構,借助將系統浸泡於不導電的冷卻液體進行循環,除了比起傳統風冷結構更為簡單,藉由電腦模擬計算使槽體中的伺服器處於同等散熱規格內,一併解決大型系統不均溫問題;英業達展示的浸沒式冷卻系統由槽體、 CDU (冷卻液分配單元)與監控系統三個子系統構成,其中 CDU 設計採用冗餘設計,使維護或清洗狀態皆能使資料中心不須中斷;最後透過監控系統整合槽體與 CDU ,把包括槽體、 CDU 的液位、溫度、壓力、導電率等資料級時回傳並進行數據分析,相較傳統風冷系統能降低達 30% 至 35%  能耗。

鎖定室外邊際運算環境的浸沒式冷卻架構

▲左為英業達第一代自然對流型浸沒散熱,右為結合浸沒、水冷與空冷的第二代解決方案

▲第一世代將主機密封於封閉槽體,透過主機表面的散熱片搭配主動或被動風流解熱

▲第二世代系統結合風冷、液冷與浸沒三種散熱架構,可達 1000W 散熱能力

除了資料中心應用,許多因應前端預處理或是需要進行低延遲即時應用需求,邊際運算系統也是當前相當熱門的產品,不過由於設置位置不像資料中心可位於精心設置的空間,甚至須放置在戶外,對於散熱結構的需求也相當不同,甚至需要符合 IP65 防水;英業達除了展示針對資料中心的浸沒式冷卻系統外,也展示兩世代針對邊際伺服器的浸沒式冷卻設計;第一代設計使用強制對流輔助自然對流的方式帶動浸沒式冷卻系統進行散熱,主體透過浸沒方式將發熱傳導到機殼外的大型散熱片,若在無風環境可搭配主動風扇強化對流,主機亦有密封於槽體具備防塵、噪音與震動問題,整體系統解熱能力達 400W ;第二世代解決方案進一步藉由風冷、液冷與浸沒三種冷卻方式混和,針對高 TDP 元件使用水冷技術,並在槽體表面增添水路,使系統解熱能力提升到 1000W ,相較風冷能提升 30% 能源使用效率;英業達表示當前與 Intel 共同開發下一代一體是邊際運算浸沒式系統,將可達 2000W 散熱效率,同時相對風冷系統可減低達 40% 能耗。

雲達 QoolRack 液對氣水冷機櫃協助傳統風冷機房轉型

▲雲達 QoolRack 液對氣水冷機櫃採用與傳統氣冷機櫃相同的形式

▲相較一般液冷機房的外置冷卻設計, QoolRack 猶如一體式水冷將冷卻系統與機櫃結合

雖然水冷或是浸沒式冷卻系統的效益極高,但畢竟機房規劃與傳統氣冷設計不同,要使既有風冷機房設計打掉重練的成本又過高,雲達 QCT 在此次的展示區陳列了一項作為傳統風冷過渡到液冷的液對氣水冷機櫃 QoolRack ; QoolRack 採用 Intel 第 4 代 Xeon Scalable ,能與傳統機櫃一同擺放,不須因應其散熱架構重新規劃機房; QoolRack 透過在頂部配有頂端式交換機連接到機櫃內的節點,下方針對水冷背門( RDHx )與 4U 冷卻液分配單元( DCU )配有 1U 電源供應器, DCU 更採容易維護的熱插拔搭配 1+1 備用幫浦與冷卻液過濾器, QooRack 的概念有點類似一體式水冷,將液冷系統整合到機櫃內,不須外置液冷散熱,同時配有 16 個風扇進行混合散熱,而風扇又能夠快速進行維護。

緯穎兩相浸沒式散熱方案界沸騰效應快速代走熱量

▲緯穎的兩相式浸沒散熱透過沸騰效應快速帶走廢熱,再快速冷凝回液體進行循環

緯穎展示的兩相式浸沒散熱系統並未將設備帶到現場,而是透過 MR 方式在原宇宙進行 1:1 的虛擬展示;其技術將伺服器浸入介電流體,透過沸騰效應快速將熱量帶走,而沸騰的蒸氣再冷凝回到液體,借助氣、液兩相循環,構成封閉與高效的散熱結構,並且排除風扇、散熱器與設施空調,也降低由於空氣、灰塵與靜電產生的故障,尤其適合高功率密度情境使用,當前這項革新的技術已自 2021 年布署在客戶的大規模資料中心中。

微星展示 ATX 12VO 供電帶來的效益

▲ ATX 12VO 相較現行供電更具效率

▲左為傳統供電的能耗轉換,右為 ATX 12VO 的能耗轉換

ATX 12VO 是呼應現代桌上 PC 系統幾乎以 12V 為主的變化制定的主機板與電源供應器纜線規格,雖然這項標準已經制定一段時間,不過由於桌上型 PC 產業規格轉換仍須包括主機板、電源供應器與零組件供應商之間的合作才能實現,當前市場仍相當罕見;微星在此次展示兩張採用相近設計與元件的主機板,其中一張採用 ATX 12VO 供電規格,由於直接透過 12V 供電大幅降低升降壓造成的能源耗損,系統待機功耗能減少 23% ,系統平均功耗與產生的碳排放也可減少近 16% ,同時使桌上型系統更容易通過能源法規要求;此外借鏡筆記型電腦平台導入 I_PSU% 功能,使 CPU 能直接讀取電源供應器負載,可更有效應用與分配電源供應器輸出的功率,諸如因應運算負載動態調度供應給 CPU 與 GPU 的能源,可使用瓦數更低的電源供應器使系統穩定運作,同時具備更佳的能源轉換效率。

立端科技創新 OpenRAN 可降低電信營運成本、簡化網路設計

▲借助 OpenRAN 能大幅簡化電信基礎設施架構

立端 Lanner 展示的是基於 OpenRAN 的新一代電信基礎設施,藉由將 46U 簡化為 6U 設計,不僅能建構在既有電信基礎設施,由加拿大電信提出的數據更顯示相較傳統電信架構減少 90% 營運成本、併省下 75% 機架空間,用電量也減少達 66% ,同時透過網路虛擬化,可將資料中心雲運算分散到電信邊際,實現可靠且低延遲的服務,同時透過軟體定義方式,未來也能持續升級網路架構與未來 5G 新型態網路服務接軌。

雲達攜手 Intel 打造可管理的綠能邊際運算

▲借助與 Intel 合作,能夠調整核心電源使用率與因應日夜負載設定功率限制的排成

雲達科技 QCT 還展示與 Intel 深度合作的動態綠能邊際運算系統,此項系統透過 Intel 遙測與洞察,使管理者能透過平台進行調整合心電源使用率的決策,甚至可因應該地區日夜運算負載、電力負載、浮動電費計價方式甚至是永續能源系統發電效率情況等設定排程,將能源進行最大化的使用。

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