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Gigabyte kühlt kompletten Server mit Zweiphasen-Flüssigkeit

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gigabyteEgal ob klassische Luft- oder Wasserkühlung – im Serverbereich werden seit geraumer Zeit auch alternative Kühlmethoden erprobt, um die Kühlung und vor allem die Effizienz der Kühlungen von immer größeren und schnelleren Server steigern zu können. Viele kennen sicherlich die spezielle Lösung, die Hardware dabei komplett in ein Öl einzutauchen. Zur Kühlung muss dann nur noch das Öl gepumpt werden oder es bewegt sich sogar einfach durch natürliche Konvektion durch die Behälter.

Gigabyte hat zusammen mit 3M eine wohl finale Version einer sogenannten Zweiphasen-Flüssigkeitskühlung vorgestellt. 3M arbeitet dabei wiederum mit Allied Control, einem Unternehmen aus Hong Kong, zusammen. Bei der erwähnten Kühlung kommt eine inerte, also träge Flüssigkeit zum Einsatz, die nicht leitfähig ist. Bei 3M wird diese Flüssigkeit unter dem Produktnamen Novec angeboten. Mit den ersten Tests zu einer solchen Kühlung hatte 3M bereits im November 2012 begonnen. Die 3. und aktuellste Generation startete ab Oktober 2015 mit der finalen Tastphase.

Bei einer Zweiphasen-Flüssigkeitskühlung wird die zu kühlende Hardware in die besagte Flüssigkeit eingetaucht. Dort, wo sie Wärme aufnimmt, verdampft sie und steigt in der Kühlung auf. Um dies zu erreichen, liegt der Siedepunkt der Flüssigkeit bei 61 °C. Im oberen Bereich des zu kühlenden Servers wird dieses Gas aufgefangen und kondensiert wieder. Daraufhin kann es in den Kühlbehälter zurücklaufen und der Kreislauf beginnt von vorne. Eine Pumpe ist nicht notwendig, da die Flüssigkeit in Form des Dampfes selbständig aufsteigt und auch wieder zurückfließt.

Wegen der verbesserten Aufnahme der Abwärme durch die Flüssigkeit im Vergleich zu Luft spricht 3M von der Möglichkeit, bis zu 250 kW pro Rack anstatt nur bis zu 40 kW aufnehmen zu können. Dadurch lässt sich natürlich auch deutlich leistungsstärkere Hardware auf kleinerem Raum betreiben. Die im Serverbereich wichtige Power Usage Effectiveness (PUE) steigt von Faktor 1,1 bis 2,0 auf 1,02 PUE.

Gigabyte zeigte auf der CES nun eine Umsetzung dieses Kühlprinzips. Gekühlt wurde dabei ein 2U-Server mit acht GPUs und 24 Speichermodulen. Zum Einsatz kamen Intel Xeon E5-2600 v3/v4 sowie vermutlich NVIDIAs Tesla P100 mit der GP100-GPU. Auf den GPUs und CPUs sind nur große Kupferplatten vorhanden, die über keinerlei Kühlrippen verfügen. Im Video ist sehr schön zu sehen, wie die Flüssigkeit auf dem Kühlkörper verdampft und in Blasen nach oben steigt.

Die von 3M entwickelte Flüssigkeit besteht laut eigenen Angaben aus 70 % 1,2-Trans-Dichloroethylene, 4 bis 16 % Ethyl-Nonafluorobutyl-Ether, 4 bis 6 % Ethyl-Nonafluoroisobutyl-Ether und einigen weiteren Methyl-Varianten. Natürlich aber möchte 3M die genaue Zusammensetzung nicht verraten. Der Artikel von Anandtech spricht von einem Siedepunkt von 45 °C, 3M selbst nennt für die Novec getaufte Flüssigkeit einen Siedepunkt von 61 °C.

Bei der Demo von Gigabyte und 3M auf der CES 2017 handelt es sich zunächst noch um eine reine Technologiedemo. Es ist allerdings sehr gut vorstellbar, dass eine solche Lösung schon recht bald in ersten Severzentren zum Einsatz kommt. Ob eine klassische Luftkühlung, Warmwasserkühlung oder eine solche Zweiphasen-Flüssigkeitskühlung zum Einsatz kommt, hängt auch vom Standort und den Anforderungen des Serverzentrums ab. Letztendlich muss eine solch neu entwickelte Kühlung auch erst beweisen, ob sie in größeren Servern skaliert und den Alltagseinsatz besteht.

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Kommentare (20)

#11
Registriert seit: 09.04.2011

Oberleutnant zur See
Beiträge: 1363
Zitat Don;25233842
Viele kennen sicherlich die spezielle Lösung, die Hardware dabei komplett in ein Öl einzutauchen.

Eine riesige Schweinerei - wer will so einen Mist wirklich betreiben? Zudem gibt es gekapselte Servergehäuse bei denen die Luft im Gehäuse zirkuliert und alle wesentlichen Bauteile direkt per Wasserkühlung gekühlt werden.
#12
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Registriert seit: 29.01.2007
Bielefeld, Hamburg und überall?
Vizeadmiral
Beiträge: 6277
Zitat jdl;25235964
Zudem gibt es gekapselte Servergehäuse bei denen die Luft im Gehäuse zirkuliert und alle wesentlichen Bauteile direkt per Wasserkühlung gekühlt werden.


Mag es geben, habe ich jedoch noch in keiner IT Firma gesehen. Wird sich wohl auch keine Firma leisten wollen.
#13
Registriert seit: 17.06.2010

Oberstabsgefreiter
Beiträge: 422
Zitat eraser-x;25235119
moin,
das kühlkonzept ist sicher nett
aber wie machen die das wenn an der hardware irgendwas gemacht werden muss zb bei defekt oder upgrade?
stell ich mir sehr aufwändig vor
was mit anderen servern im laufenden betrieb oder mit wenig downtime machbar ist

dennoch lustige sache das blubberwasser :D

mfg


Im Vergleich zu Öl ist das wesentlich unproblematischer.

Man kann die Flüssigkeit in kaltem Zustand ablassen, Reste verdunsten einfach.

Will man verhindern das Reste in die Umwelt kommen kann man die Reste auch mit einer Vakuumpumpe absaugen oder an einem Kühler aus der Abluft kondensieren.

Im Vergleich zu luft- oder zum Teil auch wassergekühlten Servern ist eine Wartung und Aufrüstung natürlich dennoch teurer aber ich denke der Nachteil ist akzeptabel.
#14
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Registriert seit: 13.07.2005
tirol
Oberstabsgefreiter
Beiträge: 457
Zitat eraser-x;25235119
aber wie machen die das wenn an der hardware irgendwas gemacht werden muss zb bei defekt oder upgrade?
stell ich mir sehr aufwändig vor
was mit anderen servern im laufenden betrieb oder mit wenig downtime machbar ist


öhm, Video hast du aber gesehen?
Rack aufmachen, defekten/alten Node rausziehen, neuen Node rein, zumachen. Bis auf möglicherweise ein paar Tropfen Flüssigkeit am Boden dürfte sich das kaum zu einer Wartung am normalen Rack unterscheiden.

Zitat jdl;25235964
Eine riesige Schweinerei - wer will so einen Mist wirklich betreiben?


VSC Nur mal so als Beispiel... gibt bestimmt noch genug andere.

Interessant wären Infos zum sekundären Kreislauf, zumindest wie tief die Temperatur der Kühlelemente sein muss, damit dort eine Kondensation möglich ist.
#15
Registriert seit: 09.04.2011

Oberleutnant zur See
Beiträge: 1363
Zitat C0d3ma5t3r SK11;25236063
Mag es geben, habe ich jedoch noch in keiner IT Firma gesehen. Wird sich wohl auch keine Firma leisten wollen.

Das wird meist bei HPC verwendet, weil der Stromverbrauch extrem hoch ist und sich damit sehr hohe Packungsdichten erreichen lassen. Als positiver Nebeneffekt sinkt der Geräuschpegel im Serverraum drastisch ab.

[COLOR="red"]- - - Updated - - -[/COLOR]

Zitat zwan87;25236273

Interessant wären Infos zum sekundären Kreislauf, zumindest wie tief die Temperatur der Kühlelemente sein muss, damit dort eine Kondensation möglich ist.

Ehrlich sehe ich da nicht so den großen Vorteil gegenüber reinen Wasserlösungen. Irgend welche ekligen Flüssigkeiten von denen man nicht weiß was für Nebenwirkungen sie haben, sind mir suspekt. Bei Wasser mit Zusätzen hat man Jahrzehnte Erfahrungen, das ist unbedenklich und zudem im Kreislauf gekapselt.
#16
Registriert seit: 09.09.2008

Flottillenadmiral
Beiträge: 5064
Hab bisher noch nie was davon gehört, obwohl das schon nen älteres Konzept zu sein scheint.
Hier nen Video von 2011:
https://www.youtube.com/watch?v=NymeDU96pac
https://www.youtube.com/watch?v=Z_X_hgtlJpA
#17
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Registriert seit: 13.07.2005
tirol
Oberstabsgefreiter
Beiträge: 457
Ja, wenn man sich mal auf der Seite von Allied Control umschaut, merkt man auch das die Technologie schon weiter ist, als es hier im Text wirkt.

Immersion-1 - The Worlds largest FPGA Cluster
#18
Registriert seit: 09.04.2011

Oberleutnant zur See
Beiträge: 1363
Das Konzept gab es schon zur Zeiten der Cray-2, und ist somit sehr alt. Das Problem hierbei ist, dass normale PC Komponenten in einer Flüssigkeit betrieben werden, für die sie nie freigegeben worden sind und das kann zu Problemen führen. Von der Mineralölvariante weiß ich, dass einige Komponentenhersteller explizit ihre Bauteile dafür NICHT freigeben.
#19
Registriert seit: 06.11.2013
Stmk. at
Stabsgefreiter
Beiträge: 358
Was da wohl ein liter kostet?
So ein projekt würde den Basteltrieb schon befriedigen *fg*
#20
customavatars/avatar24803_1.gif
Registriert seit: 10.07.2005
Hessen
Banned
Beiträge: 1149
Zitat knusperfux;25241478
Was da wohl ein liter kostet?
So ein projekt würde den Basteltrieb schon befriedigen *fg*


Hier spricht jemand von $285 pro Gallone (~4 Liter). Der Beitrag ist allerdings schon etwas älter.
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