Met de snelle ontwikkeling van de digitale economie groeit de vraag naar rekenkracht in datacenters exponentieel, en het knelpunt van de warmteafvoer van traditionele lucht-gekoelde servers wordt steeds prominenter in computerscenario's met hoge- dichtheid. Vloeistofkoelingtechnologie is een belangrijke ontwikkelingsrichting geworden voor koeloplossingen voor datacenters met een hogere warmteafvoerefficiëntie en een lager energieverbruik. In de kernarchitectuur van vloeistofgekoelde servers zijn interconnectkaarten met een hoge dichtheid cruciaal. Ze voeren niet alleen efficiënte transmissietaken van signalen en stroom uit, maar werken ook samen met het vloeistofkoelsysteem om de stabiele werking en prestatievrijgave van de servers te ondersteunen.
1. Verbindingsbord met hoge dichtheid: de "verbindingskern" van vloeistofgekoelde servers
De kernvraag van vloeistofgekoelde servers is het bereiken van een hogere rekenkrachtdichtheid in een beperkte ruimte, wat strenge eisen stelt aan de integratie en verbindingsefficiëntie van interne componenten. De hoge-dichtheid interconnectkaart van vloeistofgekoelde servers dient als verbindingsdrager tussen verschillende kerncomponenten binnen de server, zoals CPU, GPU, geheugen, opslagmodules en vloeistofgekoelde koelmodules. De kernwaarde ervan ligt in het doorbreken van de ruimtelijke beperkingen van traditionele verbindingsmethoden door middel van een geoptimaliseerd bedradingsontwerp en een compacte structurele lay-out, waardoor de transmissiedoelstellingen van "klein volume, hoge bandbreedte en laag verlies" worden bereikt.
Vergeleken met de interconnectiecomponenten van traditionele servers heeft het interconnectiebord met hoge dichtheid, speciaal bedoeld voor vloeistofgekoelde servers, een bijzonder prominent voordeel op het gebied van "dichtheid". Aan de ene kant kan het meer signaalinterfaces en stroomkanalen per oppervlakte-eenheid integreren, zoals een enkel verbindingsbord dat tegelijkertijd signaalinteractie tussen meerdere processors met hoge{2}}prestaties kan ondersteunen, evenals een nauwkeurige toewijzing van meerdere voedingen, waardoor verbindingsredundantie als gevolg van de verspreiding van componenten wordt vermeden; Aan de andere kant is de onderlinge verbindingsafstand korter, wat de vertraging en verzwakking tijdens de signaaloverdracht effectief kan verminderen, waardoor een stabiele "signaalgarantie" wordt geboden voor hoge-computersnelheden van servers. Bij vloeistofkoelsystemen moet de interconnectiekaart ook ruimtelijk compatibel zijn met koelcomponenten zoals koude platen en pijpleidingen. Het is noodzakelijk om ervoor te zorgen dat het de circulatiebaan van het koelmiddel niet belemmert, en om te helpen bij de warmteafvoer door middel van een redelijke indeling om de impact van lokale warmteaccumulatie op de transmissieprestaties te voorkomen.
2, Belangrijkste kenmerk: "hardcore-mogelijkheden" aangepast aan scenario's voor vloeistofkoeling
De werkomgeving van vloeistofgekoelde servers verschilt aanzienlijk van die van traditionele lucht-servers, omdat ze langdurig in nauw contact komen met de koelvloeistof en bestand moeten zijn tegen de temperatuurdruk die wordt veroorzaakt door de hogere rekenvermogensdichtheid. Daarom heeft de hogedichtheidsverbindingskaart van vloeistofgekoelde servers een reeks belangrijke kenmerken die geschikt zijn voor vloeistofkoelingscenario's:
Ten eerste heeft het uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen en isolatieprestaties. Tijdens de werking van vloeistofgekoelde servers kan de temperatuur in bepaalde gebieden een hoog niveau bereiken, en de aanwezigheid van koelvloeistof stelt hogere eisen aan de isolatie van verbindingskaarten. Verbindingskaarten met hoge dichtheid voor vloeistofgekoelde servers maken meestal gebruik van hoogwaardige substraten en isolatiecoatings, die een stabiele fysieke structuur en elektrische prestaties kunnen handhaven in omgevingen met hoge temperaturen, en koelvloeistof effectief kunnen isoleren van interne circuits, waardoor veiligheidsrisico's zoals kortsluiting worden vermeden.
Ten tweede, hoge betrouwbaarheid en anti-trillingsvermogen. De werking van waterpompen en het dagelijks onderhoud van servers in vloeistofkoelsystemen kunnen bepaalde trillingen veroorzaken, en het verbindingsbord, als het belangrijkste verbindingsonderdeel, heeft directe invloed op de algehele werking van de server in termen van verbindingsstabiliteit. Dit type verbindingsbord kan, door middel van geoptimaliseerde verpakkingstechnologie en verstevigingsontwerp, effectief de impact van trillingen weerstaan, de stevigheid van interfaceverbindingen garanderen en het risico op slecht contact en andere fouten veroorzaakt door trillingen verminderen.
Bovendien is het efficiënte vermogen om warmte af te voeren ook een van de belangrijke kenmerken. Hoewel vloeistofkoelingsystemen een belangrijke rol spelen bij de warmteafvoer, genereren verbindingsplaten met hoge dichtheid zelf ook een bepaalde hoeveelheid warmte bij het verzenden van signalen en elektriciteit. Sommige verbindingskaarten met hoge dichtheid voor vloeistofgekoelde servers zullen speciale structurele ontwerpen gebruiken, zoals gereserveerde warmtedissipatiekanalen en materialen met goede thermische geleidbaarheid, om de door henzelf gegenereerde warmte over te dragen naar het vloeistofkoelsysteem, waardoor de algehele efficiëntie van de warmtedissipatie van de servers verder wordt verbeterd.
3, Toepassingsscenario: ondersteuning van de upgrade van de vraag naar rekenkracht op meerdere gebieden
Met de snelle ontwikkeling van technologieën zoals 5G, kunstmatige intelligentie, big data en cloud computing neemt de vraag naar rekenkracht in verschillende industrieën voortdurend toe. Vloeistofgekoelde servers worden veel gebruikt in meerdere scenario's met hoge computerdichtheid, en de hoge- interconnectiekaart van vloeistofgekoelde servers, als kerncomponent van vloeistofgekoelde servers, speelt ook een belangrijke rol in deze scenario's.
In trainings- en gevolgtrekkingsscenario's op het gebied van kunstmatige intelligentie zijn AI-servers doorgaans uitgerust met meerdere hoogwaardige-GPU's, met een extreem hoge rekenvermogensdichtheid en dringende koelingsvereisten. Verbindingskaarten met hoge dichtheid kunnen signaalverbindingen met hoge-snelheid tussen meerdere GPU's, CPU's en geheugen realiseren, waardoor miljarden computertaken per seconde worden ondersteund. Tegelijkertijd werken ze samen met vloeistofkoelsystemen om ervoor te zorgen dat GPU's in een stabiele temperatuuromgeving werken, waardoor achteruitgang van de rekenkracht of hardwareschade als gevolg van hoge temperaturen worden vermeden.
In datacenterscenario's voor cloud computing vereisen grootschalige serverclusters efficiënte resourceplanning en mogelijkheden voor gegevensoverdracht. Vloeistofgekoelde servers zijn een belangrijke keuze geworden voor datacenters voor cloud computing vanwege hun voordelen van een laag energieverbruik en een hoge warmteafvoerefficiëntie. Het verbindingsbord met hoge dichtheid- is verantwoordelijk voor het verbinden van de interne componenten van de server met externe netwerken en opslagapparaten. Door de transmissieprestaties met hoge bandbreedte en lage latentie verbetert het de algehele operationele efficiëntie van het datacenter en voldoet het aan de snelle verwerkings- en transmissiebehoeften van enorme gegevens in cloud computing-scenario's.
In computerscenario's met hoge-prestaties, zoals weersvoorspelling, lucht- en ruimtevaartsimulatie, biofarmaceutica, enz., moeten servers sterke parallelle rekenmogelijkheden hebben, en de rekenkrachtdichtheid van een enkele server is veel groter dan die van gewone scenario's. Verbindingskaarten met hoge dichtheid kunnen efficiënte verbindingsondersteuning bieden voor meerdere processors, versnellingskaarten en andere componenten in HPC-servers, waardoor samenwerking tussen componenten wordt gegarandeerd en tegelijkertijd wordt aangepast aan de warmteafvoervereisten van vloeistofkoelsystemen, waardoor garanties worden geboden voor de stabiele werking van computertaken met hoge- prestaties.
4. Voorzorgsmaatregelen bij bemonstering: belangrijke stappen om de prestaties en het aanpassingsvermogen van het product te garanderen
Het bemonsteren van verbindingskaarten met hoge dichtheid voor vloeistofgekoelde servers is de belangrijkste overgangsfase van ontwerp naar massaproductie, die rechtstreeks van invloed is op de vraag of het product zich kan aanpassen aan vloeistofkoelingsscenario's en aan de prestatie-eisen kan voldoen. Tijdens het bemonsteringsproces is het belangrijk om goed op de volgende voorzorgsmaatregelen te letten om potentiële productierisico's of niet-naleving van de prestaties als gevolg van over het hoofd geziene details te voorkomen:
(1) Vóór monsterneming: verduidelijk de vereisten en materiaalkeuze
Voordat er monsters worden genomen, is het noodzakelijk om de vereisten volledig op één lijn te brengen met het ontwerpteam en de downstream serverleveranciers, vooral voor de speciale vereisten van vloeistofkoelingscenario's. Aan de ene kant is het noodzakelijk om de elektrische prestatie-indicatoren van de interconnectiekaart te verduidelijken, zoals transmissiebandbreedte, signaalverzwakkingsdrempel, nauwkeurigheid van de stroomverdeling, enz., om ervoor te zorgen dat de bemonsterde producten kunnen voldoen aan de vereisten voor rekenkrachttransmissie van de server; Aan de andere kant is het noodzakelijk om zich te concentreren op het bevestigen van de vereisten voor aanpassing aan de omgeving in vloeistofgekoelde omgevingen, zoals het bereik van de bedrijfstemperatuur, de compatibiliteit van de koelvloeistof en het trillingsniveau, enz., om afwijkingen in de bemonstering als gevolg van onduidelijke vereisten te voorkomen.
Materiaalkeuze is de basis voor succesvolle bemonstering, en er moet prioriteit worden gegeven aan aanpassing aan de kenmerken van vloeistofkoelingscenario's. Het substraat moet worden gekozen uit materialen die bestand zijn tegen hoge temperaturen en een laag diëlektrisch verlies om stabiele elektrische prestaties te garanderen, zelfs in de hoge temperatuuromgeving van vloeistofgekoelde servers; De isolatiecoating moet van een type zijn dat bestand is tegen koelvloeistofcorrosie en een hoge isolatiesterkte heeft om te voorkomen dat het binnendringen van koelvloeistof kortsluiting in het circuit veroorzaakt; Voor gebieden waar extra warmteafvoer nodig is, kunnen metalen substraten of warmtegeleidende lijmen met een hoge thermische geleidbaarheid worden gebruikt om de efficiëntie van de warmteoverdracht te verbeteren. Tegelijkertijd moeten de materialen voldoen aan de milieunormen van de industrie om te voorkomen dat de interne omgeving van de server wordt aangetast door het vrijkomen van schadelijke stoffen.
(2) Bemonsteringsproces: strikte controle van proces- en maatnauwkeurigheid
Procescontrole bepaalt direct de prestatiestabiliteit van verbindingskaarten, en er moet speciale aandacht worden besteed aan bedradings-, boor- en soldeerprocessen met hoge dichtheid. Bij gebruik van bedrading met hoge-dichtheid moeten de lijnbreedte en -afstand strikt voldoen aan de ontwerpvereisten om onvoldoende stroomdraagvermogen te voorkomen als gevolg van dunne lijnbreedte of signaaloverspraak veroorzaakt door korte lijnafstanden; Tijdens het boorproces is het noodzakelijk om de openingstolerantie en de nauwkeurigheid van de gatpositie strikt te controleren, vooral voor de positioneringsgaten die zijn verbonden met vloeistofgekoelde componenten, om te voorkomen dat het verbindingsbord niet nauwkeurig kan worden gemonteerd met de koude plaat en pijpleidingen als gevolg van afwijkingen in de gatpositie; Het lasproces vereist lood-vrije lastechnologie, en de lastemperatuur en -tijd moeten worden aangepast aan het type onderdeel om schade aan het substraat of onderdeel als gevolg van hoge temperaturen te voorkomen. Zorg er tegelijkertijd voor dat de soldeerverbindingen vol zijn en vrij van virtueel solderen, en verbeter de betrouwbaarheid van de verbinding.
Maatnauwkeurigheid is de sleutel tot het aanpassen van interconnectkaarten aan de ruimte van vloeistofgekoelde servers, en strikte controle van de algemene afmetingen en lokale structurele toleranties is vereist. Vanwege de compacte interne ruimte van de vloeistofgekoelde server is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de grootte van de verbindingskaart overeenkomt met de installatieruimte om installatiefouten of losheid veroorzaakt door onjuiste afmetingen te voorkomen; Voor interfaceonderdelen die communiceren met andere componenten, zoals CPU-slots en geheugeninterfaces, is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de interfacegrootte en de montageopening van de componenten voldoen aan de normen om slecht contact of installatieproblemen veroorzaakt door gap-problemen te voorkomen. Bovendien is het noodzakelijk om de vlakheid van de verbindingsplaat te controleren om onjuiste verbinding met vloeistofgekoelde componenten als gevolg van kromtrekken te voorkomen, wat het warmtedissipatie-effect kan beïnvloeden.
(3) Na bemonstering: uitgebreide tests en scenarioverificatie
Nadat het monster is voltooid, zijn uitgebreide prestatietests en scenarioverificatie vereist om ervoor te zorgen dat het product aan de vereisten voldoet. Het testen van elektrische prestaties moet betrekking hebben op signaalintegriteit, stroomintegriteit en isolatieprestaties: signaalintegriteitstests kunnen transmissieverlies en retourverlies meten via een netwerkanalysator om ervoor te zorgen dat signaalverzwakking voldoet aan de vereisten binnen de ontwerpbandbreedte; Voor het testen van de stroomintegriteit zijn het meten van spanningsrimpels en ruis nodig om een stabiele stroomverdeling te garanderen; Bij het testen van de isolatieprestaties moet de nominale spanning via een spanningstester worden toegepast om de isolatieweerstand te testen en spanningswaarden te weerstaan, om isolatiefouten te voorkomen.
Bij het testen van het aanpassingsvermogen aan de omgeving moet het daadwerkelijke werkscenario van vloeistofgekoelde servers worden gesimuleerd, inclusief verouderingstests bij hoge- temperaturen, testen van onderdompeling van koelvloeistof en trillingstests. Met verouderingstests bij hoge temperaturen kan de verbindingskaart continu worden getest in een omgeving met hoge- temperaturen en een hoge luchtvochtigheid, kunnen veranderingen in de elektrische prestaties worden waargenomen en kan worden geverifieerd of de kaart bestand is tegen hoge temperaturen en hoge luchtvochtigheid; Bij de onderdompelingstest voor koelvloeistof wordt de verbindingskaart ondergedompeld in de veelgebruikte koelvloeistof voor servers, en na voortdurende tests wordt het uiterlijk en de isolatieprestaties gecontroleerd om er zeker van te zijn dat er geen corrosie of penetratie is; De trillingstest moet worden uitgevoerd volgens de trillingsniveaunormen van de server. Controleer na de test of de soldeerverbindingen en interfaces los zitten en controleer het antitrillingsvermogen.
Bovendien is het noodzakelijk om de compatibiliteit van de assemblage te verifiëren door de bemonsterde verbindingskaart daadwerkelijk te assembleren met vloeistofgekoelde componenten en kerncomponenten van de server, waarbij wordt gecontroleerd of de assemblage soepel verloopt en of de interfaces goed contact maken. Tegelijkertijd moet het warmteafvoereffect in gemonteerde toestand worden getest. De temperatuurverdeling van het verbindingsbord moet worden gemeten door een infraroodwarmtebeeldcamera om ervoor te zorgen dat de hotspottemperatuur de ontwerpdrempel niet overschrijdt. Alleen prototypeproducten die alle tests en validaties hebben doorstaan, kunnen de daaropvolgende massaproductiefase ingaan.
In het proces van het bevorderen van de transformatie van datacenters naar hoge-dichtheid, hoge-efficiëntie en laag-energieverbruik via vloeistofgekoelde servers, fungeert het hoge-verbindingsbord van vloeistofgekoelde servers als de belangrijkste verbindingscomponent, en de prestaties en kwaliteit ervan zijn rechtstreeks van invloed op de operationele efficiëntie en betrouwbaarheid van vloeistofgekoelde servers. Het wetenschappelijke en rigoureuze bemonsteringsproces is de sleutel om ervoor te zorgen dat verbindingsplaten met hoge dichtheid- geschikt zijn voor scenario's voor vloeistofkoeling en voldoen aan de prestatie-eisen.