Otimização dos Sistemas de Data Center: Soluções para o Desempenho Térmico

À medida que a demanda por data centers para processar mais dados aumenta a cada ano, também aumenta a necessidade de poder computacional. Essa demanda por maior poder computacional está impulsionando racks de dados de maior potência e data centers mais eficientes.

Na próxima década, a indústria espera que o uso de eletricidade de data center aumente. Embora possa haver um desejo de que os data centers de grande escala usem menos energia, o consumo de energia por equipamentos de data center continua a aumentar. Espera-se constantemente que esses data centers equilibrem o desempenho que o público exige, minimizando o consumo de energia.

Nas instalações atuais, um típico rack de dados aéreos forçados pode consumir até 15 quilowatts de energia. No entanto, isso pode aumentar para até 30 a 50 quilowatts para acomodar instalações de maior desempenho. As temperaturas mais altas que normalmente ocorrem devido a níveis de potência mais altos podem afetar diretamente a longevidade dos componentes no rack de dados. Componentes sensíveis tendem a falhar mais rápido ou os sistemas podem ser desligados se o design térmico não for otimizado.

Uma maneira mais eficiente de gerenciar esses riscos é investir em arquiteturas de data center que equilibram a dissipação de energia e a operação de alta velocidade sob cargas máximas. Isso envolve selecionar cuidadosamente componentes eletrônicos e ópticos que podem operar a velocidades máximas a condições térmicas nominais.

Décadas atrás, o ciclo de vida esperado dos equipamentos de data center era de cerca de 20 anos. Hoje, as pressões de desempenho e os ciclos tecnológicos mais curtos baixaram os requisitos operacionais típicos para menos de 10 anos. A cada ciclo de melhoria da tecnologia, os operadores normalmente atualizam equipamentos para tornar o data center o mais eficiente possível. Espera-se que essa tendência do ciclo de vida reduzido continue nos próximos anos.

Para alcançar a eficiência a longo prazo, Normalmente, o design deve ser responsável pelo ambiente térmico, design do equipamento e configuração do rack. Todos esses aspectos podem influenciar a eficiência líquida e a utilização de energia no data center. Ineficiências podem rapidamente se transformar em falha de equipamento.

Comumente, a proteção de racks de dados começa com a determinação dos limites para o calor que o rack de dados pode remover efetivamente e quanto calor o data center pode gerenciar em geral. A maioria dos racks de dados são projetados usando um orçamento de energia, o que significa que cada rack de dados pode ter um orçamento alocado em estratégia térmica.

Normalmente, este orçamento é baseado nas limitações do data center, bem como quanto calor ou energia de dissipação térmica devem ser removidas do sistema de dados.

Para otimizar o desempenho térmico, Os designers de sistemas devem muitas vezes considerar o trabalho de designers de chips e placas, bem como o arquiteto de data center e outras equipes. Isso poderia ajudá-los a entender como fornecer resfriamento suficiente – em todos os níveis – para o rack de dados e seus componentes constituintes.

Com isso, os projetistas de sistemas também podem precisar definir o problema de otimização a ser resolvido. Por exemplo, uma solução pode envolver a escolha do resfriamento líquido. É comumente uma maneira eficiente de resfriar o data center, mas também pode ser mais caro de implementar, pois pode exigir mais hardware e aumentar o potencial de falha.

Para otimizar a confiabilidade, o fluxo de ar poderia ser aumentado e mais redundância seria adicionada, ao mesmo tempo em que componentes superiores seriam utilizados. Para otimizar o custo, pague por mais resfriamento e use componentes com ciclos de vida mais curtos como opção.

Uma preocupação de otimização é saber quais elementos devem ser cuidadosamente planejados e onde criar compromissos. Por exemplo, em data centers de colocação, a prioridade de gerenciamento térmico é muitas vezes projetar racks que podem esfriar adequadamente em um espaço consolidado.

Ao readequar um edifício existente, o desafio é determinar como o layout afeta a estratégia térmica. Por exemplo, ao readequar um data center urbano, os designers devem normalmente escolher racks de dados compactos, pequenos e densamente organizados e adicionar uma solução de gerenciamento térmico capaz de lidar com alta densidade energética.

Na TE, consideramos vários aspectos do design do cliente ao desenvolver nossas soluções, O que significa fabricar peças com capacidade para atender aos requisitos de desempenho térmico e ao design geral do sistema. Nosso portfólio oferece uma ampla seleção de soluções projetadas para alcançar a confiabilidade do sistema e eficiências de transmissão que a maioria dos operadores de data center pode esperar – incluindo desempenho térmico, mecânico e elétrico. 

Conectores de E/S da ponte térmica 

Os conectores de entrada/saída (E/S) da TE foram projetados para o nível do sistema para ajudar a atender aos requisitos de resfriamento nos transceptores de E/S. A ponte térmica pode ajudar a extrair efetivamente o calor dos módulos de E/S plugáveis e acoplá-los com algumas soluções de resfriamento altamente eficientes, como o resfriamento líquido. Uma característica fundamental da ponte térmica é sua conformidade. Ela é geralmente capaz de absorver variação na tolerância dimensional sem sacrificar a condutividade térmica.

Em comparação com materiais de interface convencionais, nossa ponte térmica tem uma ordem de magnitude mais eficiente em ser capaz de mover calor através da interface. A natureza flexível combinada com a baixa resistência térmica geral na interface pode torná-la um divisor de águas na expansão da vida útil de componentes ópticos quentes e sensíveis.

Portfólio ICCON

Nosso portfólio ICCON consiste em conectores de pinos e soquetes. Eles são projetados para passar quantidades crescentes de corrente através de espaços cada vez menores. Normalmente, com a abordagem do pino e do soquete, há menos perdas resistivas devido a múltiplos pontos de contato. Com menos perdas, menos calor é gerado para o sistema remover.

Como a energia continua aumentando nos data centers, normalmente, deve-se abordar não apenas como dissipar, mas como entregar a energia aos equipamentos. A linha de produtos ICCON foi projetada para fornecer energia de forma eficiente, onde não há muitas perdas, e à medida que a térmica aumenta, o data center é capaz de fornecer mais energia.

Também oferecemos uma variedade de produtos térmicos no espaço de E/S. Qual deles é certo para o seu data center depende da estratégia térmica do equipamento. Para sistemas de resfriamento tradicionais, oferecemos  uma variedade de dissipadores de calor que podem operar em interruptores ou cartões de interface de rede do adaptador. Na TE, passamos para dissipadores de calor mais eficientes baseados em tecnologias de filme fino, melhorando a resistência térmica para a conexão entre o dissipador de calor e os módulos plugáveis. Também estamos desenvolvendo tecnologias de dissipador de calor que podem abordar as estratégias térmicas de cada cliente.

Em um nível macro, a partir do ponto em que a energia entra no data center até quando é usada, há uma perda de 10 a 15% nessa distribuição de energia até o ponto de uso real. Essa perda de energia, normalmente sai como uma fonte de calor, que deve ser resfriado novamente pelo sistema de resfriamento geral. Na TE, nosso foco é projetar conectores de alta velocidade e conectores de barramento com mais eficiência.

Para desenvolver sistemas de dados adaptados para atender aos requisitos térmicos de um data center, os projetistas de sistemas devem procurar um parceiro que possa trazer a experiência de design e o portfólio de componentes que são projetados para enfrentar  os difíceis desafios térmicos e impulsionados pelos padrões do setor que estabelecem o conjunto mínimo de requisitos. Ao escolher a TE, você ganha um parceiro que pode ajudá-lo a atender efetivamente aos requisitos operacionais e que pode ajudar a adaptar o design do seu sistema para alcançar o desempenho ideal.