Optimisation des systèmes de centre de données : résoudre la question des performances thermiques

Étant donné que les centres de données doivent chaque année traiter un volume grandissant de données, les besoins en puissance de calcul augmentent également. Cette demande d’augmentation des performances informatiques favorise des racks de données plus puissants et des centres de données plus efficaces.

Au cours de la prochaine décennie, l’industrie s’attend à ce que la consommation d’électricité des centres de données augmente. Bien que la sobriété énergétique puisse être à l’ordre du jour pour les centres de données de grande taille, la consommation de leurs équipements continue d’augmenter. Ces centres de données doivent constamment équilibrer les performances exigées par le public tout en minimisant la consommation d’énergie.

Dans les installations d’aujourd’hui, un rack de données typique en circuit fermé peut consommer jusqu’à 15 kilowatts d’énergie. Cependant, cette consommation peut augmenter jusqu’à 30 à 50 kilowatts pour accueillir des installations plus performantes. Les températures plus élevées généralement dues à des niveaux de puissance plus élevés peuvent affecter directement la longévité des composants dans le rack de données. Les composants sensibles ont tendance à tomber en panne plus rapidement ou les systèmes peuvent s’arrêter si la conception thermique n’est pas optimisée.

Un moyen plus efficace de gérer ces risques est d’investir dans des architectures de centre de données qui équilibrent la puissance dissipée et le fonctionnement à grande vitesse en cas de pics de charge. Cela implique de sélectionner avec soin des composants électroniques et optiques qui peuvent fonctionner à des vitesses maximales dans des conditions thermiques nominales.

Il y a quelques dizaines d’années, le cycle de vie prévu pour les équipements des centres de données était d’environ 20 ans. Aujourd’hui, les obligations de performance et les cycles technologiques plus courts ont réduit les exigences opérationnelles typiques à moins de 10 ans. À chaque cycle d’amélioration technologique, les opérateurs mettent généralement à niveau les équipements pour rendre le centre de données aussi efficace que possible. Cette tendance à la réduction du cycle de vie devrait se poursuivre dans les années à venir.

Pour atteindre une efficacité à long terme, la conception doit généralement tenir compte de l’environnement thermique, de la conception des équipements et de la configuration du rack. Tous ces aspects peuvent influer sur le rendement net et l’utilisation de l’énergie dans le centre de données. Les inefficacités peuvent rapidement entraîner des pannes d’équipement.

En général, la protection des racks de données commence par une évaluation des limites de la quantité de chaleur que le rack de données peut évacuer efficacement et de la quantité de chaleur que le centre de données peut gérer globalement. La plupart des racks de données sont conçus sur la base d’un budget en matière d’alimentation, ce qui signifie que chaque rack de données peut disposer d’un budget alloué à la stratégie thermique.

En règle générale, ce budget est basé sur les limites du centre de données, ainsi que sur la quantité de chaleur ou la puissance de dissipation thermique qui doit être évacuée du système de données.

Pour optimiser les performances thermiques, les concepteurs de systèmes doivent souvent tenir compte du travail des concepteurs de puces et de cartes, ainsi que de l’architecte du centre de données et des autres équipes. Cela pourrait les aider à comprendre comment fournir un refroidissement suffisant, à tous les niveaux, pour le rack de données et ses composants.

Avec cela, les concepteurs de systèmes peuvent également avoir besoin de définir le problème d’optimisation à résoudre. Par exemple, une solution pourrait être de choisir le refroidissement liquide. Il s’agit généralement d’un moyen efficace de refroidir le centre de données, mais il peut également être plus coûteux à mettre en œuvre, car il peut nécessiter davantage de matériel et augmenter le risque de défaillance.

Pour optimiser la fiabilité, on peut augmenter le débit d’air et ajouter plus de redondance tout en utilisant des composants haut de gamme. Pour optimiser les coûts, investissez dans des capacités de refroidissement supérieures. Vous pouvez aussi utiliser des composants présentant des cycles de vie plus courts.

Une des préoccupations en matière d’optimisation est de savoir quels sont les éléments à soigneusement planifier et les compromis possibles. Par exemple, dans les centres de données en colocation, la priorité en matière de gestion thermique consiste souvent à concevoir des racks capables de refroidir de manière appropriée dans un espace où ils sont regroupés.

Lors de la rénovation d’un bâtiment existant, le défi consiste à déterminer comment l’aménagement affecte la stratégie thermique. Par exemple, lors de la modernisation d’un centre de données urbain, les concepteurs doivent généralement choisir des racks de données compacts, petits et disposés de manière dense, et ajouter une solution de gestion thermique capable de gérer une densité énergétique élevée.

Chez TE, nous tenons compte de divers aspects de la conception du client lors du développement de nos solutions, ce qui signifie fabriquer des pièces capables de répondre aux exigences de performance thermique et de s’adapter à la conception globale du système. Notre gamme offre une large sélection de solutions conçues pour fournir la fiabilité système et l’efficacité de transmission que la plupart des opérateurs de centres de données peuvent attendre, y compris les performances thermiques, mécaniques et électriques. 

Connecteurs d’E/S à pont thermique 

Les connecteurs d’entrée/sortie (E/S) de TE sont conçus pour le niveau système afin de répondre aux besoins de refroidissement des émetteurs-récepteurs d’E/S. Le pont thermique peut aider à extraire efficacement la chaleur des modules d’E/S enfichables et à la coupler à certaines solutions de refroidissement très efficaces, telles que le refroidissement liquide. Une caractéristique clé du pont thermique est sa conformité ; il est généralement capable d’absorber les variations de tolérance dimensionnelle sans sacrifier la conductivité thermique.

Par rapport aux matériaux d’interface conventionnels, notre pont thermique est d’un ordre de grandeur plus efficace pour pouvoir déplacer la chaleur à travers l’interface. La nature flexible combinée à la faible résistance thermique générale de l’interface peut changer la donne en augmentant la durée de vie des composants optiques chauds et sensibles.

Gamme ICCON

Notre gamme ICCON se compose de connecteurs à broches et à fiches femelles. Ceux-ci sont conçus pour faire passer des quantités croissantes de courant dans des espaces de plus en plus réduits. En règle générale, avec l’approche par broches et fiches femelles, il y a moins de pertes résistives dues à plusieurs points de contact. Avec moins de pertes, la quantité de chaleur devant être évacuée par le système est moindre.

La puissance ne cessant d’augmenter dans les centres de données, il faut normalement s’interroger non seulement sur la manière de la dissiper, mais aussi sur la manière d’acheminer l’énergie vers les équipements. La gamme de produits ICCON est conçue pour fournir de l’énergie de manière efficace, avec peu de pertes, et à mesure que la température augmente, le centre de données est capable de fournir plus d’énergie.

Nous proposons également divers produits thermiques dans l’espace E/S. Le choix de la solution la plus adaptée à votre centre de données dépend de la stratégie thermique de l’équipement. Pour les systèmes de refroidissement traditionnels, nous proposons  une variété de dissipateurs thermiques pouvant fonctionner dans des commutateurs ou les cartes d’interface réseau des adaptateurs. Chez TE, nous sommes passés à des dissipateurs thermiques plus efficaces basés sur des technologies à couche mince, améliorant ainsi la résistance thermique lors de la connexion entre le dissipateur thermique et les modules enfichables. Nous développons également des technologies de dissipateurs thermiques qui peuvent répondre aux stratégies thermiques de chaque client.

Au niveau macro, entre le point où l’énergie pénètre dans le centre de données jusqu’au moment où elle est utilisée, il y a une perte de 10 à 15 % dans la distribution de puissance jusqu’au point d’utilisation réel. Cette perte de puissance se traduit normalement par une source de chaleur, qui doit être refroidie à nouveau par le système de refroidissement global. Chez TE, nous nous concentrons sur la conception de connecteurs haute vitesse et de connecteurs de jeu de barres plus efficaces.

Pour développer des systèmes de données adaptés aux exigences thermiques d’un centre de données, les concepteurs de systèmes doivent rechercher un partenaire capable d’apporter son savoir-faire en matière de conception et une gamme de composants conçus pour relever  les défis thermiques complexes, dans le respect des normes industrielles qui établissent un ensemble d’exigences minimales. En choisissant TE, vous bénéficiez d’un partenaire qui peut vous aider à répondre efficacement aux exigences d’exploitation et qui peut vous aider à adapter la conception de votre système pour atteindre des performances optimales.