کیا مائع کولنگ AI سرورز کے لیے حتمی کولنگ حل ہے؟
Aug 20, 2024
ایک پیغام چھوڑیں۔
I روایتی ایئر کولنگ کا بوجھ زیادہ ہے۔ مائع کولنگ ٹیکنالوجی ابھرتی ہے۔
AI کے تین ستون چپس، کمپیوٹنگ پاور، اور الگورتھم ہیں۔ چپس اور کمپیوٹنگ پاور پروڈکٹیوٹی ڈرائیور ہیں، اور غیر معمولی کمپیوٹنگ پاور حاصل کرنے کے لیے، لوگ مسلسل تیز تر پروسیسرز اور زیادہ موثر ہارڈ ویئر کی تلاش کرتے ہیں۔ جیسا کہ AI کمپیوٹنگ پاور میں اضافہ ہوتا ہے اور CPUs اور GPUs کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے، اس کے مطابق چپ پاور کی کھپت اور گرمی کی پیداوار میں اضافہ ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، NVIDIA کی H200 سیریز GPU چپس میں TDP (تھرمل ڈیزائن پاور) 700W تک ہے۔
روایتی ایئر کولنگ کی اپنی حدود ہیں۔ ہوا کو ٹھنڈا کرنے کا اصول یہ ہے کہ گرمی کو ختم کرنے کے لیے ہیٹ ڈوب کی سطح پر ہوا کو بہنے دیا جائے۔ فی الحال، مارکیٹ میں بہترین ایئر کولر 275W تک کی طاقت کو سنبھال سکتے ہیں۔ روایتی ایئر کولنگ اب مین اسٹریم AI سرورز کی ٹھنڈک کی ضروریات کو پورا نہیں کر سکتی۔
مائع کولنگ ٹیکنالوجی سامنے آئی ہے۔ مائع کولنگ کا اصول سرور کے اندر مائع کولنٹ کو گردش کرنا ہے، حرارت پیدا کرنے والے اجزاء سے حرارت کو تھرمل ایکسچینج کے ذریعے جذب کرتا ہے۔ مائع کولنگ اعلی کولنگ کارکردگی پیش کرتا ہے اور کولنٹ کے درست کنٹرول کو مختلف کام کرنے والے ماحول کے مطابق ڈھالنے کی اجازت دیتا ہے، حالانکہ یہ زیادہ لاگت کے ساتھ آتا ہے۔
مائع کولنگ کو سرکاری پہچان مل گئی ہے۔ جون 2023 میں، چین کے تین بڑے ٹیلی کام آپریٹرز نے مشترکہ طور پر "ٹیلی کام آپریٹرز کے لیے مائع کولنگ ٹیکنالوجی پر وائٹ پیپر (2023)" جاری کیا، واضح طور پر دو تکنیکی راستوں کو فروغ دیا: کولڈ پلیٹ مائع کولنگ اور سنگل فیز وسرجن مائع کولنگ۔ انہوں نے 2023-2025 کے لیے ایک پروموشن پلان کا خاکہ بھی پیش کیا:
▲ ایک پروموشن پلان برائے 2023-2025
II مائع کولنگ کیا ہے؟
مائع کولنگ کولنگ کا ایک طریقہ ہے جو ڈیٹا سینٹرز میں IT آلات کے اندرونی اجزاء سے پیدا ہونے والی حرارت کو باہر منتقل کرنے کے لیے کولنٹ کے طور پر مائع کا استعمال کرتا ہے، اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ IT آلات کے حرارت پیدا کرنے والے حصے درجہ حرارت کی محفوظ حد میں کام کریں۔ مرکزی دھارے کے مائع کولنگ حل بنیادی طور پر کولڈ پلیٹ اور وسرجن کی اقسام میں تقسیم ہوتے ہیں۔ وسرجن مائع کولنگ کو مزید فیز چینج اور نان فیز چینج وسرجن کولنگ میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، اس بات پر منحصر ہے کہ آیا کولنٹ فیز تبدیلی سے گزرتا ہے۔
▲ مائع کولنگ ٹیکنالوجی
کولڈ پلیٹ لیکوئڈ کولنگ کاپر یا ایلومینیم جیسی دھاتوں سے بنے ہیٹ سنک کا استعمال کرتے ہوئے کام کرتی ہے، جس میں تھرمل چالکتا اچھی ہوتی ہے۔ اجزاء کے ذریعہ پیدا ہونے والی حرارت کو ہیٹ سنک کے اندر مائع کولنٹ میں منتقل کیا جاتا ہے، جو پھر گرمی کو دور لے جاتا ہے۔
وسرجن مائع کولنگ ایک براہ راست رابطہ مائع کولنگ کا طریقہ ہے جہاں IT آلات، جیسے سرورز (بشمول CPUs، میموری، I/O، وغیرہ)، کولنگ مائع میں پوری طرح ڈوب جاتے ہیں۔ کولنگ مائع کی گردش کے ذریعے ہوتی ہے۔ فیز چینج وسرجن کولنگ ٹیکنالوجی، جو تیزی سے ترقی کر رہی ہے، گرمی پیدا کرنے والے اجزاء کو ٹھنڈا کر کے کام کرتی ہے، جس سے کولنٹ بخارات بن جاتا ہے، اور پھر بخارات کو دوبارہ استعمال کے لیے مائع شکل میں گاڑھا کر دیتا ہے۔ یہ طریقہ اعلی کولنگ کی کارکردگی اور کم شور فراہم کرتا ہے۔
III کیا تمام سرور کولنگ سلوشنز کو مائع کولنگ سے تبدیل کیا جانا چاہیے؟
ظاہر ہے نہیں۔ ڈیٹا سینٹر کولنگ کے طریقوں میں زبردستی ہوا کولنگ اور مائع کولنگ دونوں شامل ہیں۔ اگرچہ ایئر کولنگ ٹیکنالوجی نسبتاً پختہ ہے، لیکن مائع کولنگ ایک نئی ضرورت ہے جو حالیہ برسوں میں ڈیٹا سینٹرز کی بڑھتی ہوئی ٹھنڈک کی ضروریات کی وجہ سے ہے۔
فی الحال، ڈیٹا سینٹرز میں بنیادی طور پر کولنگ کے تین حل ہیں:
1. نئے ڈیٹا سینٹرز کو ڈیزائن کرنا جو مکمل طور پر مائع کولنگ پر انحصار کرتے ہیں، بڑے پیمانے پر کمپیوٹنگ پاور کے ساتھ چھوٹے، زیادہ موثر ڈیٹا سینٹرز بنانا۔
2. ڈیٹا سینٹرز کو ڈیزائن کرنا جو بنیادی طور پر ایئر کولنگ کا استعمال کرتے ہیں لیکن مستقبل کی منتقلی کو آسان بنانے کے لیے مائع کولنگ کے اختیارات شامل کرتے ہیں۔
3. ڈیٹا سینٹر آپریٹرز مائع کولنگ کو موجودہ ایئر کولڈ سہولیات میں ضم کرتے ہیں، اکثر جزوی طور پر ایئر کولنگ سسٹم کو مائع کولنگ میں تبدیل کرتے ہیں۔
▲ مختلف قسم کے ڈیٹا سینٹرز کے لیے ٹھنڈا کرنے کے تجویز کردہ طریقے
IV مائع کولنگ کو کن چیلنجوں کا سامنا ہے؟
1. لاگت کے مسائل
مائع کولنگ سسٹم کی لاگت میں اعلی مادی اخراجات (کولنٹ، ہیٹ سنکس، پائپنگ وغیرہ) کے ساتھ ساتھ ڈیزائن اور مینوفیکچرنگ کی پیچیدگی، اعلی تنصیب اور دیکھ بھال کے اخراجات، اور اعلی وشوسنییتا کے حصول کے لیے زیادہ سرمایہ کاری کی ضرورت شامل ہے۔
2. وشوسنییتا کے مسائل
استحکام:مائع کولنٹ کی کیمیائی استحکام ناکافی ہو سکتی ہے، جس کی وجہ سے استعمال کے دوران انحطاط، آکسیکرن، یا نقصان دہ مادوں کی پیداوار ہوتی ہے، جس سے کولنگ اثر اور نظام کی استحکام متاثر ہوتی ہے۔
رساو:مائع لیک ہونے، پائپ لائن میں رکاوٹیں، یا دیگر واقعات کی صورت میں، موجودہ بالواسطہ مائع کولنگ سسٹم بروقت خرابیوں کا پتہ لگانے میں ناکام ہو سکتے ہیں، سرور کی حفاظت سے سمجھوتہ کرتے ہیں۔
مطابقت:کچھ ڈیٹا سینٹر کا سامان مائع کولنگ سسٹم کے لیے موزوں نہیں ہو سکتا، جس میں اضافی موافقت اور ترمیم کی ضرورت ہوتی ہے۔
V مائع کولنگ میں اپ اسٹریم اور ڈاون اسٹریم انڈسٹریز کیا ہیں؟
مائع کولنگ انڈسٹری کے ماحولیاتی نظام میں کولڈ پلیٹ اور ڈوبنے والے مائع کولنگ سسٹمز پر فوکس کے ساتھ اپ اسٹریم کمپوننٹ سپلائرز، مڈ اسٹریم مائع کولڈ سرور فراہم کرنے والے، اور ڈاؤن اسٹریم کمپیوٹنگ پاور استعمال کرنے والے شامل ہیں۔
▲ کولڈ پلیٹ مائع کولنگ سسٹم کا اصول
▲ وسرجن مائع کولنگ سسٹم کا اصول
1. اپ اسٹریم
▲ کولڈ پلیٹ مائع کولنگ سسٹم کا اپ اسٹریم
کولڈ پلیٹ مائع کولنگ سسٹم بنیادی طور پر CDU، کولڈ سورس، کولنٹ، مائع کولنگ پائپ لائنز، اور مائع کولنگ کیبنٹ پر مشتمل ہے۔ وسرجن مائع کولنگ سسٹم بنیادی طور پر CDU، کولڈ سورس، مائع کولنگ پائپ لائنز، وسرجن چیمبر، IT آلات اور کولنٹ پر مشتمل ہوتا ہے۔
کولنگ ڈسٹری بیوشن یونٹ (CDU)
CDU کو ثانوی سائیڈ پر ہائی ٹمپریچر کولنٹ اور پرائمری سائیڈ پر کولڈ سورس کے درمیان ہیٹ ایکسچینج کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو مائع ٹھنڈے IT آلات کے لیے کولنگ ڈسٹری بیوشن فراہم کرتا ہے اور درجہ حرارت، دباؤ، اور بہاؤ کی نگرانی کا انتظام کرتا ہے۔ اس کے کام ہیں جیسے ہیٹ ایکسچینج، گردش ڈرائیونگ، کولنٹ پیوریفیکیشن، اور مائع اسٹوریج۔ CDU بنیادی طور پر ہیٹ ایکسچینجر/کمڈینسر، سرکولیشن پمپ، فلٹر، مائع اسٹوریج ٹینک، اور لوازمات (والوز، پائپ لائنز، کنیکٹر، سینسر وغیرہ) پر مشتمل ہوتا ہے۔
کولڈ سورس
مائع کولنگ سسٹم کا بیرونی ٹھنڈا ذریعہ خشک کولر، بند کولنگ ٹاورز، یا چلرز کی شرائط کی بنیاد پر منتخب کیا جا سکتا ہے۔
مائع کولنگ پائپ لائنز
پائپ لائنیں ضروری اجزاء ہیں جو ہیٹ ایکسچینج کولڈ پلیٹ، کولنگ ڈسٹری بیوشن یونٹ، ہیٹ ایکسچینج یونٹ، اور آؤٹ ڈور کولڈ سورس کو جوڑتی ہیں۔ عام طور پر، گردش پائپ لائنوں کو ان کے مختلف کنکشن طریقوں کی بنیاد پر براہ راست کنکشن (اسینکرونس) اور لوپ کنکشن (مطابقت پذیر) اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔
کولنٹ
کولڈ پلیٹ سسٹمز کے لیے عام کولنٹس میں پانی، ایتھیلین گلائکول، پروپیلین گلائکول، وغیرہ شامل ہیں۔ ان کولنٹس میں زیادہ مخصوص حرارت کی گنجائش اور کم چپکنے والی ہوتی ہے، جس سے وہ آلات سے پیدا ہونے والی گرمی کو تیزی سے جذب کر لیتے ہیں اور اسے ہیٹ ایکسچینجر میں منتقل کر دیتے ہیں۔
عام وسرجن کولنٹس (انسولیٹنگ) میں معدنی تیل، فلورو کاربن مرکبات وغیرہ شامل ہیں۔ ان میں سے، فیز چینج کولنگ صرف غیر آتش گیر فلورو کاربن مرکبات استعمال کر سکتی ہے۔ کولنٹ میڈیم اور مختلف اجزاء کے مواد کے درمیان مطابقت ان اہم عوامل میں سے ایک ہے جو وسرجن فیز چینج مائع کولنگ سسٹم کی کارکردگی کو متاثر کرتی ہے۔
فی الحال، وسرجن فیز چینج کولنگ کے لیے فلورینیٹڈ مائعات کی چند قسمیں دستیاب ہیں، جس کا اہم فراہم کنندہ 3M ہے۔ چین کی وسرجن مائع کولنگ ابھی ابتدائی دور میں ہے۔
سیل بند چیمبر
چیمبر کو فیز چینج کولنٹ رکھنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ چیمبر کو کولڈ پلیٹ، پائپ لائنز، کنیکٹرز اور دیگر حصوں پر سیل کیا جانا چاہیے تاکہ رساو کے بغیر حفاظت کو یقینی بنایا جا سکے، اس طرح پاور اور سگنل ٹرانسمیشن کی سالمیت اور ڈیٹا سینٹر کی حفاظت کو یقینی بنایا جائے۔ لہذا، اپنی مرضی کے مطابق سگ ماہی کے اجزاء کی ضرورت ہے، جیسے ربڑ کی گسکیٹ، مائع آؤٹ لیٹ کنیکٹر، پاور کنیکٹر، سگنل کنیکٹر وغیرہ۔
مائع کولنگ کابینہ
مائع کولنگ کیبنٹ بنیادی طور پر مائع کولنگ پلیٹ، کئی گنا، پائپ لائنز، کنیکٹر، فوری کنیکٹر، مائع ڈسٹری بیوٹر، اور اختیاری کمپریسر پر مشتمل ہوتا ہے۔
مائع کولنگ پلیٹ ہیٹ ٹرانسفر یونٹ کے طور پر کام کرتی ہے، جو ریفریجریشن سسٹم میں بخارات کے مساوی ہے، اور ریفریجریشن سسٹم کے لیے ڈیزائن کی گئی ایک کلیدی ٹیکنالوجی ہے۔ یہ عام طور پر کور پلیٹ، پنکھوں، بیس پلیٹ اور مہر پر مشتمل ہوتا ہے۔
مینی فولڈ ایک ایسا آلہ ہے جو کولنگ ڈسٹری بیوشن یونٹ کو مائع کولنگ سرور کولڈ پلیٹ سے جوڑتا ہے۔ عام طور پر کیبنٹ میں بنایا گیا، یہ کولنٹ کے بہاؤ کو ہر کولڈ پلیٹ پرت میں یکساں طور پر تقسیم کرتا ہے اور گرمی کو جذب کرنے کے بعد کولنٹ کو جمع کرتا ہے، اسے کنیکٹنگ پائپوں کے ذریعے کولنگ ڈسٹری بیوشن یونٹ میں بھیجتا ہے۔
کوئیک کنیکٹر ایک مین باڈی اور اینڈ ٹرمینل پر مشتمل ہوتا ہے۔ مائع کوئیک کنیکٹر کے کنکشن اور سیلنگ کے افعال کو حاصل کرنے کے لیے مین باڈی بنیادی اکائی ہے، جبکہ اختتامی ٹرمینل مائع کوئیک کنیکٹر کو لگانے اور محفوظ کرنے کے لیے انسٹالیشن پورٹ کا کام کرتا ہے۔
کنٹرول سسٹم
کنٹرول سسٹم کولنگ سسٹم کے آپریشن کو مانیٹر اور ریگولیٹ کرتا ہے، بشمول درجہ حرارت اور پریشر سینسر، جو گرمی کی کھپت کی پیمائش کرتے ہیں اور پمپ کی رفتار یا کولنٹ کے بہاؤ کی شرح کو ایڈجسٹ کرتے ہیں۔
فلٹریشن اور صاف کرنے کے آلات
فلٹرز کا استعمال مائع کولنٹ سے ملبے اور ذرات کو ہٹانے کے لیے کیا جاتا ہے، نظام کی کارکردگی اور لمبی عمر کو یقینی بناتا ہے۔ UV نس بندی یا کیمیائی علاج جیسے طریقے کولنٹ کو پاک کر سکتے ہیں۔
2. مڈ اسٹریم
مڈ اسٹریم بنیادی طور پر مائع کولنگ سسٹم پر مشتمل ہوتا ہے، جہاں کلیدی اجزاء جیسے ریڈی ایٹرز، پمپ، پائپ اور کولنٹس کو ایک ہی نظام میں ضم کیا جاتا ہے۔ ان کمپنیوں کو مصنوعات کے معیار اور کارکردگی کو یقینی بنانے کے لیے تکنیکی مہارت اور پیداواری صلاحیت کی ایک خاص سطح کی ضرورت ہوتی ہے۔
3. بہاو
کمپیوٹنگ پاور کے ڈاؤن اسٹریم صارفین میں ڈیٹا سینٹرز، سپر کمپیوٹرز، AI سرورز، الیکٹرانک ڈیوائسز، نئی انرجی گاڑیاں، لیزر، انورٹرز اور دیگر صنعتی آلات شامل ہیں۔ مائع کولنگ ٹیکنالوجی بھی ایرو اسپیس فیلڈ میں استعمال ہوتی ہے۔ اس کی اعلی کارکردگی کی کولنگ خصوصیات کی وجہ سے، مائع ٹھنڈے ڈیٹا سینٹرز اور ان کے بنیادی ڈھانچے کو بنیادی طور پر اعلی کارکردگی والے کمپیوٹنگ فیلڈز میں لاگو کیا جاتا ہے۔ فی الحال، مائع کولنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کرنے والی صنعتوں میں انٹرنیٹ، فنانس، ٹیلی کمیونیکیشن، توانائی، حیاتیات، اور صحت کی دیکھ بھال شامل ہیں۔
ان میں سے، انٹرنیٹ مائع ٹھنڈے ڈیٹا سینٹرز کا بنیادی گاہک ہے، جس میں ڈیٹا کی اہم طلب، وسیع صارف کی بنیاد، اور بڑے کاروباری حجم ہیں۔ ڈیٹا سینٹرز کے لیے کمپیوٹنگ پاور کی ضروریات زیادہ ہیں، سنگل کیبنٹ پاور کثافت 10kW سے زیادہ ہے۔
VI مائع کولنگ کی صنعتی کاری کس مرحلے پر ہے؟
فی الحال، مائع ٹھنڈے ڈیٹا سینٹرز کی مختلف توثیق زیادہ تر مکمل ہو چکی ہے، اور اگلے تین سالوں میں بڑے پیمانے پر مائع کولنگ ٹیکنالوجی کی توسیع دیکھی جائے گی۔ تکنیکی محاذ پر، کولڈ پلیٹ کولنگ مارکیٹ میں مرکزی دھارے میں شامل مائع کولنگ حل ہے۔ صنعتی ترقی کے محاذ پر، مکمل اسٹیک ڈیلیوری ماڈل، بنیادی ڈھانچے سے لے کر AI آلات تک، صنعت میں ایک اتفاق رائے بن گیا ہے۔ کسٹمر فرنٹ پر، انٹرنیٹ اور ٹیلی کمیونیکیشن سیکٹرز، ڈیٹا سینٹر انڈسٹری کے دو سب سے بڑے ایپلی کیشن صارفین، نے مائع کولنگ ٹیکنالوجی کی مثبت پہچان ظاہر کی ہے۔
متعلقہ صنعتی کمپنیوں کی جانب سے ظاہر کی گئی 2023 کی نیم سالانہ رپورٹ کے مطابق، ان کے مائع ٹھنڈے ڈیٹا سینٹرز نے 260MW سے زیادہ صلاحیت جمع کی ہے، جس میں ٹیکنالوجی، توانائی، حکومت، مالیات اور انٹرنیٹ جیسی متعدد صنعتیں شامل ہیں۔
VII AI مائع کولنگ کی مارکیٹ کتنی بڑی ہے؟
Caitong Securities کے اعداد و شمار کے مطابق، چین کے مائع ٹھنڈے ڈیٹا سینٹرز کی مارکیٹ کا سائز 2022 میں 6.999 بلین یوآن سے بڑھ کر 2025 میں 35.877 بلین یوآن ہو جائے گا، AI ڈیٹا سینٹر کے مائع کولنگ مارکیٹ کا سائز 5.552 بلین یوآن سے بڑھ کر 2022 میں ہو جائے گا۔ 2025 میں 27.964 بلین یوآن، 76.2 فیصد کی کمپاؤنڈ سالانہ ترقی کی شرح کی نمائندگی کرتا ہے۔ مصنوعات کی درجہ بندی کی بنیاد پر، مائع کولنگ پراڈکٹس، ان کی اعلی ٹھنڈک کارکردگی اور ڈیٹا سینٹرز کے PUE (پاور استعمال کی تاثیر) کو مؤثر طریقے سے کم کرنے کی صلاحیت کے ساتھ، توقع کی جاتی ہے کہ وہ 2019 میں 18 فیصد سے بڑھ کر ایک بڑے مارکیٹ شیئر پر قبضہ کریں گے (سردی کے ساتھ) 2025 میں پلیٹ مائع کولنگ پراڈکٹس 82%) سے 41% تک۔
چونکہ مارکیٹ ڈیٹا سینٹر کے بنیادی ڈھانچے کے لیے اعلیٰ ٹھنڈک اور توانائی کی کارکردگی کا مطالبہ کرتی ہے، صنعت نے پیش گوئی کی ہے کہ 2025 تک مائع کولنگ مصنوعات کی رسائی کی شرح 20% تک پہنچ جائے گی، جس میں مارکیٹ شیئر مسلسل بڑھ رہا ہے۔ AI مائع ٹھنڈے سرورز کے لیے بڑے پیمانے پر ایپلی کیشنز کا موسم بہار خاموشی سے قریب آ رہا ہے!
VIII معروف مائع کولنگ کمپنیاں کیا ہیں؟
بیرون ملک کولڈ پلیٹ لیکویڈ کولنگ مارکیٹ کے بڑے کھلاڑیوں میں IBM، CoolIT Systems، Asetek، اور Motivair شامل ہیں، جبکہ immersion liquid کولنگ مارکیٹ کے اہم کھلاڑی GRC، LiquidStack، اور Midas ہیں۔