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High Performance Computing: Was bringt Direct Chip Cooling?

| Redakteur: Kristin Rinortner

Die Kühlung ist bei Edge- und High Performance Computing an ihren Grenzen angelangt. Eine Lösung bietet das Direct Chip Cooling. Rittal und ZutaCore präsentieren am 12. Mai in einer Live-Demo eine gemeinsame Lösung für Kühlleistungen bis zu 900 W pro Server.

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High Performance Computing: Mit Direct Chip Cooling sind Leistungen bis zu 900 W pro Server und darüber hinaus sind möglich.
High Performance Computing: Mit Direct Chip Cooling sind Leistungen bis zu 900 W pro Server und darüber hinaus sind möglich.
(Bild: Rittal)

Prognosen von MarketsandMarkets zufolge wird der weltweite Markt für Flüssigkeitskühlung in Rechenzentren von 1,2 Milliarden US-Dollar (2019) auf 3,2 Milliarden US-Dollar bis 2024 wachsen. Gründe dafür sind vor allem der steigende Bedarf nach energieeffizienten, kompakten Kühllösungen und nach geringeren Betriebskosten bei höherer Leistungsfähigkeit – von Edge bis High Performance Computing (HPC).

Herkömmliche Lösungen für die Rack- und Raumkühlung kommen hier an ihre Grenzen. Eine Antwort darauf sind sogenannte Direct-Chip-Cooling-Lösungen. Rittal und ZutaCore haben jetzt eine Variante mit dem etwas sperrigen Namen „Rittal HPC Cooled-by-ZutaCore“ entwickelt. Mit einer Kühlleistung bis 900 W und mehr pro Server unterstützen die Partner die Transformation der Datacenter-Industrie. Am 12. Mai präsentieren die Unternehmen ihre Lösungen mit einer online Live-Demo und einem virtuellen Messestand beim OCP Virtual Summit erstmals der Öffentlichkeit.

Skalierbare Verdampfungskühlung für 900 W und mehr

Durch Treiber wie Künstliche Intelligenz (KI) oder Machine Learning steigen die Anforderungen an Prozessorleistung, Dichte im Rechenzentrum und Kühlung pro Rack. Die Partner Rittal und ZutaCore bieten mit dem Direct Chip Cooling-Portfolio nun Lösungen dafür. Das neue System arbeitet nach dem Prinzip der Verdampfungskühlung und nutzt latente Energie bei der Verdampfung eines Kühlmittels („Direct Contact Evaporative Cooling“).

Anwender können lokale Überhitzungen bei Prozessoren eliminieren, da das System exakt dort kühlt, wo Hotspots auftreten. Damit sinkt das Risiko von IT-Ausfällen. Kühlleistungen bis zu 900 W pro Server und darüber hinaus sind möglich.

Hocheffizient: Kühllösungen von Edge bis HPC

Die Unternehmen stellen dazu vorerst zwei Lösungen vor: Erstens eine platzsparende, kompakte Rücktür-Kühllösung. Diese besteht aus einem Luft-/Kältemittel-Wärmetauscher – ausgebildet als Rücktür des Serverschrankes – aus dem LCP System-Portfolio von Rittal und der HyperCool-Technologie für Direct Chip Cooling von ZutaCore.

Dahinter steckt folgendes Prinzip: Das flüssige Kältemittel fließt in speziell entwickelte Verdampfer („Enhanced Nucleation Evaporator“) der Server-Prozessoren (CPU, GPU). Durch die Aufnahme der Prozessorwärme verdampft das Kältemittel und wird gasförmig. Im Wärmetauscher wird das zuvor gasförmig gewordene Kältemittel Novec wieder flüssig. Dazu reicht die Temperatur der durchströmenden Luft aus. Eine Pumpe stellt sicher, dass das flüssige Kältemittel zurück ins Kühlsystem fließt.

Da fast alle Komponenten der Kühllösung in der Rücktür integriert sind, sorgt dies für signifikante Platzersparnis. Die Lösung lässt sich per „Plug & Play“ einfach in Rechenzentren ohne Modifizierung der bestehenden Infrastruktur installieren.

Die zweite Variante ist eine In-Rack-Lösung, die als luft- und wassergekühlte Variante verfügbar ist. Die luftgekühlte Lösung unterstützt bis 20 kW Wärmeabfuhr pro Rack mit Hilfe eines In-Rack luftgekühlten Verflüssigers. Sie kann in jedes Rack in nahezu jeder Umgebung einfach installiert werden und ist eine Antwort auf die stark wachsende Nachfrage nach Kühlung von leistungsstarken Prozessoren an der „Edge“.

Die wassergekühlte In-Rack-Version ermöglicht durch einen wassergekühlten Verflüssiger eine energieeffiziente Kühlung bis 70 kW Wärmeabfuhr pro Rack. Sie ist vor allem für schnell wachsende Prozessor- und Serverleistungen konzipiert.

Luftkühlung stößt in Rechenzentren an ihre Grenzen

„Die massenhafte Verbreitung von direkten Flüssigkeitskühllösungen in Rechenzentren wird mit Blick auf Halbleiter-Trends, Rechenzentrumsindustrie und Nachhaltigkeitsziele in den 2020er Jahren essentiell,“ erklärt Daniel Bizo, Principal Analyst bei 451 Research. „Luftkühlung alleine wird es nicht schaffen, die künftigen Anforderungen zu bewältigen, wenn Server-Prozessoren mehr Hitze zu generieren, als gesamte Server noch vor ein paar Jahren. Hinzu kommen der steigende Kostendruck und hohe Erwartungen rund um ökologische Nachhaltigkeit, beispielsweise geringer Energieverbrauch. Die Rechenzentrumsindustrie wird mit diesen Anforderungen Schritt halten müssen“, so Bizo.

„Unsere Lösungen adressieren genau die Anforderungen an Kühlung, die Hyperscaler und Colocators haben. Sie eliminieren den Wassereinsatz im Server und können dort eingesetzt werden, wo Luftkühlung an ihre Grenzen stößt. Dies ist ein erheblicher Mehrwert für unsere Kunden“, sagt Luis Brücher, Vice President Product Management IT bei Rittal.

„Durch die Partnerschaft mit Rittal können wir unsere Direct Chip Cooling-Lösungen global in den Markt bringen. Wir können jetzt der Nachfrage nach effizienter Hochleistungskühltechnik nachkommen und entsprechend skalieren, um den größten Industrien und anspruchsvollsten Rechenzentrumsbetreibern unsere Technologie anzubieten,” fügt Udi Paret, President bei ZutaCore, hinzu.

Weltpremiere auf dem OCP Virtual Summit

Am 12. Mai werden Rittal und ZutaCore auf dem OCP Virtual Summit erstmals ihre „Rittal HPC Cooled-by-ZutaCore“-Lösungen vorstellen. Die Teilnehmer erfahren bei einer virtuellen Live-Demo, mit welchem gemeinsamen Lösungsportfolio die Unternehmen den künftigen Anforderungen an Rechenzentrumskühlung – egal ob Neubau oder Modernisierung – begegnen. Interessierte können die Demo am 12. Mai um 21:30 Uhr MESZ live online verfolgen.

Weitere Informationen gibt es ab 12. Mai auf dem virtuellen Messestand.

Teilnehmer müssen sich vorher hier für den OCP Summit registrieren. Damit erhalten Sie Zugang zu allen Präsentationen und Messeständen. Der OCP Summit findet jährlich in San José im Silicon Valley statt. Zur Covid-19-Prävention hat die Open Compute Project Foundation in diesem Jahr erstmals ein Format mit Live-Online-Demos und virtuellen Messeständen entwickelt.

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