Con la creciente demanda de inteligencia artificial (IA) y la mejora de la densidad de energía, los centros de datos se enfrentan a desafíos de gestión térmica sin precedentes.Se requiere un monitoreo preciso de la temperatura en tiempo real para optimizar el rendimiento y la eficiencia y evitar el sobrecalentamientoEstas soluciones de detección deben ser precisas, sensibles, robustas y capaces de hacer frente a las cargas térmicas que cambian rápidamente en dispositivos de alta sensibilidad.
Este artículo explorará los desafíos de gestión térmica que enfrentan los diseñadores modernos de centros de datos de IA, y proporcionará un análisis detallado de varios sistemas de enfriamiento, incluido el aire acondicionado,enfriamiento por inmersión, y soluciones de gestión térmica.introducir las soluciones de termistores con coeficiente de temperatura negativo (NTC) de EPCOS (TDK) y explicar cómo utilizar estas soluciones para abordar los desafíos de gestión térmica.
¿Por qué los centros de datos de IA traerán nuevos desafíos de gestión térmica?
El hardware de IA, como las unidades de procesamiento gráfico (GPU) y las unidades de procesamiento tensorial (TPU), generalmente consumen mucha más energía que las unidades de procesamiento central (CPU) tradicionales.Los centros de datos con un enfoque en IA a menudo tienen una densidad de energía relativamente alta y puntos de acceso concentrados, lo que dificulta la gestión con métodos de refrigeración tradicionales.
Aún peor, las cargas de trabajo de la IA a menudo varían mucho, y durante el entrenamiento de refuerzo u operaciones de inferencia, las cargas térmicas pueden subir rápidamente.estas situaciones pueden provocar una degradación del rendimiento, tiempo de inactividad no planificado, y degradación de la aceleración del hardware.
Para satisfacer estas demandas emergentes, es necesario adoptar métodos de enfriamiento más avanzados para los centros de datos.o intercambiadores de calor directamente con dispositivos de alta potencia como las CPUAdemás, también se puede elegir el método de enfriamiento por inmersión, que implica sumergir todo el servidor en líquido no conductor.
El aire acondicionado también está siendo mejorado.Las unidades de refrigeración entre filas y las unidades de refrigeración incorporadas en los armarios pueden proporcionar refrigeración de zona sobre la base del sistema de aire acondicionado general de la sala de computadoras, es decir, responder en tiempo real a los problemas locales de sobrecalentamiento.
Aunque las condiciones específicas de estos sistemas de refrigeración varían, todos ellos están impulsando la demanda de monitoreo de temperatura con una distribución más amplia y una respuesta más rápida.Este artículo toma el sistema de enfriamiento de chip conectado directamente como ejemploCada chip objetivo debe estar equipado con un sensor de disipador de calor para garantizar que se mantengan los estándares de temperatura.y otros sensores deben instalarse en el dispositivo de distribución de refrigerante y el intercambiador de calor para garantizar un funcionamiento eficiente del sistema.
Las ventajas de los sensores de termistor NTC en aplicaciones de centros de datos
Como su nombre indica, la resistencia de los sensores NTC disminuye con el aumento de la temperatura.Esto se consigue mediante un pequeño elemento cerámico de óxido sensible al calor encerrado en una carcasa protectora de metal o resina epoxi.
La figura 1 muestra la curva típica de resistencia a la temperatura de un termistor con una resistencia nominal de 2-5 k Ω a 25 °C.cuanto más adecuado sea el termistor para aplicaciones de alta temperatura, ya que el cambio de resistencia es más fácil de medir..
Gráfico de la curva típica de resistencia a la temperatura
Figura 1: La curva típica de resistencia a la temperatura de un termistor con un valor nominal de 2 k Ω a 5 k Ω a 25 °C (Fuente de imagen: EPCOS (TDK))
Las ventajas que los termistores NTC aportan a los centros de datos de IA incluyen:
Alta precisión y respuesta rápida: extremadamente sensible a ligeros cambios de temperatura, y debido a la pequeña masa térmica, la velocidad de respuesta es rápida.Estas características permiten a los termistores NTC satisfacer eficazmente las demandas térmicas de los centros de datos de IA que fluctúan rápidamente.
Durabilidad y estabilidad: hecha de materiales resistentes, tiene una excelente fiabilidad a largo plazo y una mínima resistencia a la deriva con el tiempo.Esta estabilidad reduce al mínimo los requisitos de mantenimiento y reduce el riesgo de inactividad inesperada en la mayor medida posible.
Tamaño compacto e instalación flexible: con su pequeño tamaño, se puede integrar fácilmente en entornos de centros de datos intensivos en dispositivos con espacio limitado.puede satisfacer las diversas necesidades de sistemas de refrigeración en centros de datos de inteligencia artificial.
La serie de termistores EPCOS NTC encarna plenamente estas ventajas. Esta serie de productos incluye soluciones para el monitoreo de radiadores y tuberías, sistemas de enfriamiento sumergidos y unidades de tratamiento de aire.
Control de componentes de alta potencia mediante termistores NTC instalados en disipadores de calor
Los procesadores de alta potencia, como las GPU y las TPU, requieren un riguroso monitoreo térmico para mantener el rendimiento y evitar el sobrecalentamiento.B57703M0103G040 (Figura 2) se utiliza para su instalación directa en el disipador de calorEste sensor fijo de tornillo encapsula un termistor NTC en una carcasa de etiqueta metálica con orejas de anillo sobresalientes.
EPCOS B57703M0103G040 Termistores terminales de bucle
Figura 2: El termistor de unión de anillo B57703M0103G040 puede lograr un monitoreo preciso de la temperatura de los disipadores de calor de los procesadores de alta potencia (fuente de imagen: EPCOS (TDK))
El diseño de los sensores fijos de tornillo es conveniente e importante, garantizando un buen acoplamiento térmico con la superficie del disipador de calor y una presión de contacto constante,reducción de la resistencia térmica y mejora de la precisión de la medición cuando la carga cambia rápidamente.
El sensor ha superado una prueba de estabilidad a largo plazo de 10000 horas a una temperatura de +70 ° C y puede utilizarse en condiciones de alta temperatura comúnmente encontradas en las cargas de trabajo de los centros de datos de IA.La resistencia nominal del sensor a + 25 ° C es de 10 k Ω, proporcionando una base fiable para medir temperaturas de funcionamiento más altas y una retroalimentación precisa para el sistema de control de temperatura.
Supervisión de las tuberías de refrigeración líquida mediante termistores NTC
Los sistemas de refrigeración con líquido dependen de un suministro continuo de refrigerante a una temperatura adecuada.B58100A0506A000 (Figura 3) es un termistor NTC de 10 k Ω que se puede instalar rápidamente en tuberías y es una opción ideal para monitorear las líneas de suministro de refrigeranteEste componente moldeado puede ser sujetado directamente a tuberías con un diámetro de 18 mm a 19 mm, o puede adaptarse a otros tamaños de tuberías de acuerdo con diferentes situaciones de instalación.Los contactos convexos incorporados se pueden conectar directamente al equipo de monitoreo.