Optimización de los sistemas de centros de datos: resolución del rendimiento térmico

A medida que la demanda de centros de datos para procesar más datos aumenta cada año, también lo hace la necesidad de potencia informática. Esta demanda de mayor potencia informática está impulsando racks de datos de mayor potencia y centros de datos más eficientes.

Durante la próxima década, la industria espera que el uso de electricidad del centro de datos aumente. Si bien puede haber un deseo de que los centros de datos a gran escala utilicen menos energía, el consumo de energía por parte del equipo del centro de datos continúa aumentando. Se espera constantemente que estos centros de datos equilibren el rendimiento que exige el público al tiempo que minimizan el consumo de energía.

En las instalaciones actuales, un rack de datos de aire forzado típico puede consumir hasta 15 kilovatios de energía. Sin embargo, esto puede aumentar hasta 30 a 50 kilovatios para acomodar instalaciones de mayor rendimiento. Las temperaturas más altas que normalmente se producen debido a los niveles de potencia más altos pueden afectar directamente a la longevidad de los componentes en el rack de datos. Los componentes sensibles tienden a fallar más rápido o los sistemas pueden apagarse si el diseño térmico no está optimizado.

Una forma más eficiente de gestionar estos riesgos es invertir en arquitecturas de centro de datos que equilibren la disipación de potencia y la operación de alta velocidad bajo cargas pico. Esto implica seleccionar cuidadosamente componentes electrónicos y ópticos que puedan funcionar a velocidades máximas en condiciones térmicas nominales.

Hace décadas, el ciclo de vida esperado de los equipos del centro de datos era de unos 20 años. Hoy en día, las presiones de rendimiento y los ciclos tecnológicos más cortos han reducido los requisitos operativos típicos a menos de 10 años. Con cada ciclo de mejora tecnológica, los operadores suelen actualizar el equipo para que el centro de datos sea lo más eficiente posible. Se espera que esta tendencia de ciclo de vida más corto continúe en los próximos años.

Para lograr la eficiencia a largo plazo, normalmente, el diseño debe tener en cuenta el entorno térmico, diseño del equipo y la configuración del rack. Todos estos aspectos pueden influir en la eficiencia neta y utilización de energía en el centro de datos. Las ineficiencias pueden convertirse rápidamente en fallas en el equipo.

Comúnmente, la protección de los racks de datos comienza con la determinación de los límites de la cantidad de calor que el rack de datos puede eliminar de manera efectiva y la cantidad de calor que el centro de datos puede administrar en general. La mayoría de los racks de datos están diseñados con un presupuesto de energía, lo que significa que cada rack de datos puede tener un presupuesto asignado a la estrategia térmica.

Por lo general, este presupuesto se basa en las limitaciones del centro de datos, así como en la cantidad de calor o energía de disipación térmica que se debe eliminar del sistema de datos.

Para optimizar el rendimiento térmico, los diseñadores de sistemas a menudo deben considerar el trabajo de los diseñadores de chips y placas, así como el arquitecto del centro de datos y otros equipos. Esto podría ayudarles a comprender cómo proporcionar suficiente refrigeración, en todos los niveles, para el rack de datos y sus componentes constituyentes.

Con esto, los diseñadores de sistemas también pueden necesitar definir el problema de optimización a resolver. Por ejemplo, una solución podría implicar la elección de refrigeración líquida. Comúnmente es una forma eficiente de enfriar el centro de datos, pero también puede ser más costoso de implementar porque puede requerir más hardware y aumenta el potencial de falla.

Para optimizar la confiabilidad, se podría aumentar el flujo de aire y agregar más redundancia al mismo tiempo que se utilizan componentes de gama alta. Para optimizar el costo, paga por más refrigeración y usa componentes con ciclos de vida más cortos como opción.

Una preocupación de optimización es saber qué elementos deben planificarse cuidadosamente y dónde crear arreglos. Por ejemplo, en los centros de datos de colocación, la prioridad de la administración térmica suele ser diseñar racks que puedan enfriarse adecuadamente en un espacio consolidado.

Al modernizar un edificio existente, el desafío es determinar cómo el diseño afecta la estrategia térmica. Por ejemplo, al modernizar un centro de datos urbano, los diseñadores generalmente deben elegir racks de datos compactos, pequeños y densamente dispuestos y agregar una solución de administración térmica capaz de manejar alta densidad de energía.

En TE, consideramos varios aspectos del diseño del cliente al desarrollar nuestras soluciones, lo que significa fabricar piezas con la capacidad de abordar los requisitos de rendimiento térmico y el diseño general del sistema. Nuestra gama ofrece una amplia selección de soluciones diseñadas para lograr la confiabilidad del sistema y las eficiencias de transmisión que la mayoría de los operadores de centros de datos pueden esperar, incluido el rendimiento térmico, mecánico y eléctrico. 

Conectores de E/S de puente térmico 

Los conectores de entrada o salida (E/S) de TE están diseñados para el nivel del sistema para ayudar a satisfacer los requisitos de refrigeración en los transceptores de E/S. El puente térmico puede ayudar a extraer eficazmente el calor de los módulos de E/S enchufables y combinarlo con algunas soluciones de refrigeración altamente eficientes, como la refrigeración líquida. Una característica clave del puente térmico es su cumplimiento: comúnmente es capaz de absorber la variación en la tolerancia dimensional sin sacrificar la conductividad térmica.

En comparación con los materiales de interfaz convencionales, nuestro puente térmico es un orden de magnitud más eficiente para poder mover el calor a través de la interfaz. La naturaleza flexible combinada con la baja resistencia térmica general en la interfaz puede convertirla en un cambio de juego en la expansión de la vida útil de los componentes ópticos calientes y sensibles.

Gama ICCON

Nuestra gama de ICCON consiste en conectores de pin y enchufe. Estos están diseñados para pasar cantidades crecientes de corriente a través de espacios cada vez más pequeños. Por lo general, con el enfoque de pin y enchufe, hay menos pérdidas resistivas debido a múltiples puntos de contacto. Con menos pérdidas, se genera menos calor que el sistema debe eliminar.

A medida que la energía sigue aumentando en los centros de datos, normalmente, uno debe abordar no solo cómo disiparla, sino también cómo entregar la energía al equipo. La línea de productos ICCON está diseñada para entregar energía de una manera eficiente donde no hay muchas pérdidas y, a medida que aumenta la temperatura, el centro de datos puede entregar más energía.

También ofrecemos una variedad de productos térmicos en el espacio de E/S. Cuál es el adecuado para tu centro de datos depende de la estrategia térmica del equipo. Para los sistemas de refrigeración tradicionales, ofrecemos una variedad de disipadores de calor que pueden funcionar en interruptores o tarjetas de interfaz de red adaptadoras. En TE, hemos hecho la transición a disipadores de calor más eficientes basados en tecnologías de película delgada, mejorando la resistencia térmica para la conexión entre el disipador de calor y los módulos enchufables. También estamos desarrollando tecnologías de disipadores de calor que pueden abordar las estrategias térmicas de cada cliente.

A nivel macro, desde el punto donde la energía ingresa al centro de datos hasta cuando se usa, hay una pérdida del 10 al 15 % en esa distribución de energía hasta el punto de uso real. Esa pérdida de potencia, normalmente sale como una fuente de calor, que debe ser enfriada nuevamente por el sistema de enfriamiento general. En TE, nuestro enfoque es diseñar conectores de alta velocidad y conectores de barra colectora con más eficiencia.

Para desarrollar sistemas de datos adaptados a los requisitos térmicos de un centro de datos, los diseñadores de sistemas deben buscar un socio que pueda aportar la experiencia en diseño y la gama de componentes que están diseñados para abordar los difíciles desafíos térmicos e impulsados por las normas de la industria que establecen el conjunto mínimo de requisitos. Al elegir TE, obtienes un socio que puede ayudarte a abordar eficazmente los requisitos operativos y adaptar el diseño de tu sistema para lograr un rendimiento óptimo.