Một CDU sidecar khẳng định giá trị của nó thông qua kiểu dáng. Nó thải nhiệt vào không khí phòng, và lựa chọn đó quyết định hầu hết các ưu điểm của CDU sidecar trong một dự án cải tạo: thiết bị được lắp nhanh đến đâu, tòa nhà nào có thể tiếp nhận, và sau đó người vận hành phải bảo trì những gì.
Mọi mục dưới đây đều xuất phát từ một điểm: CDU sidecar thải nhiệt mà không cần vòng nước lạnh của cơ sở, và từng điểm đều có thể đo lường.
Định nghĩa CDU sidecar: Kiểu dáng và kiến trúc cơ bản
CDU sidecar đặt bên cạnh hàng rack và thải nhiệt vào không khí phòng.
Định nghĩa: Một thiết bị đứng cạnh rack
Định nghĩa CDU sidecar là một bộ phân phối chất làm mát được lắp bên cạnh một hàng rack. Nó thải nhiệt vào không khí phòng thay vì vào vòng nước lạnh của cơ sở.
Phía thải nhiệt là yếu tố khiến định nghĩa CDU sidecar trở nên hữu ích. Thiết bị này là loại liquid-to-air, viết tắt là L2A. Chất lỏng thứ cấp ấm quay về từ các cold plate và đi qua dàn coil tích hợp, nơi quạt đẩy không khí phòng qua các cánh tản nhiệt. Chất lỏng được làm mát, không khí nóng lên, và không có phần nào trên đường truyền tiếp xúc với chiller, tháp giải nhiệt hoặc nguồn nước của tòa nhà.
Vì vậy, thiết bị chiếm diện tích sàn bên cạnh hàng rack thay vì một vị trí trong hàng. Hệ thống xử lý không khí của phòng cũng tham gia vào chuỗi làm mát, dù có được thiết kế cho vai trò đó hay không.
Sidecar, in-row, in-rack: Vị trí trong hàng rack
| Kiểu dáng | Vị trí đặt | Tủ được phục vụ | Nhiệt được thải tới | Phù hợp điển hình |
|---|---|---|---|---|
| In-rack | Bên trong tủ, thường là thiết bị 4U | Chính tủ đó | Luồng khí trong tủ hoặc nước cơ sở | Tủ đơn, khởi đầu quy mô nhỏ |
| In-row | Chiếm một vị trí trong hàng rack | Các tủ liền kề | Vòng nước lạnh của cơ sở (L2L) | Phòng máy mới xây cho mật độ cao |
| Sidecar | Đứng bên cạnh hàng rack | Các tủ liền kề | Không khí phòng | Phòng máy hiện hữu làm mát bằng không khí hoặc hỗn hợp |
Thiết bị in-rack nằm bên trong tủ, trong đó bộ lõi 4U riêng của Gerchamp là một ví dụ ở cấp 150 kW. Sidecar không chiếm vị trí nào trong hai kiểu trên, mà đứng bên cạnh và dùng không khí phòng làm nơi nhận nhiệt.
In-row và in-rack đạt mật độ cao hơn trên mỗi thiết bị. Sidecar đổi lại khả năng triển khai trong nhiều điều kiện hơn, với chi phí là luồng khí và diện tích sàn.
Một dự án cải tạo air-to-liquid loại bỏ gì và giữ lại gì
Cải tạo air-to-liquid đi theo hướng sidecar, và vòng lặp phía sau nó là làm mát sidecar liquid-to-air. Thứ được loại bỏ là hạ tầng, không phải nhiệt.
| Được loại bỏ (phía nước) | Vẫn cần có (phía phòng) |
|---|---|
| Vòng nước lạnh của cơ sở và các bơm tuần hoàn | Công suất làm mát cảm biến còn dư trong phòng máy ở điều kiện thiết kế |
| Tháp giải nhiệt hoặc dry cooler, cùng phần diện tích ngoài trời mà nó chiếm | Phân phối không khí để trộn luồng xả thay vì để nó đi tắt về hồi gió |
| Đường ống chính và các lỗ xuyên sàn cần thiết | Nhiệt độ chất làm mát thứ cấp được giữ cao hơn điểm sương của phòng |
| Xử lý nước và chống đóng băng cho vòng nước của cơ sở | Nguồn điện ba pha riêng, với công suất phụ trợ được tính vào tải của phòng máy |
| Nhiều tháng xây dựng và chạy thử trước khi có làm mát đầu tiên | Khoảng trống bảo trì để thao tác không cần dụng cụ, cộng với kiểm tra kết cấu cho tải ướt tập trung |
Thải nhiệt vào không khí phòng không làm nhiệt biến mất. Nhiệt rời thiết bị dưới dạng không khí ấm hơn, hòa vào phòng máy, và cuối cùng được thu bởi thiết bị CRAC hoặc CRAH, vì vậy hệ thống xử lý không khí của phòng tham gia vào chuỗi làm mát ngay từ kilowatt đầu tiên.
Ưu điểm của CDU sidecar trong phòng máy làm mát bằng không khí
Tất cả ưu điểm của CDU sidecar đều bắt nguồn từ việc thải nhiệt vào không khí phòng thay vì nước của cơ sở. Một phòng máy có dư năng lực xử lý không khí và không có hạ tầng nước lạnh sẽ nhận được trọn bộ lợi ích: không phải xây phần nước, có làm mát đầu tiên trong vài ngày thay vì vài tháng, và bảo trì không bao giờ làm dừng vòng lặp. Một phòng máy đã có vòng nước lạnh sẽ nhận được ít lợi ích hơn, vì phần nước đó đã được đầu tư.
Nhóm ưu điểm, xếp hạng theo khoản tiết kiệm
| Ưu điểm | Ý nghĩa tại hiện trường | Tiết kiệm được gì |
|---|---|---|
| Không cần nước của cơ sở | Nhiệt được thải vào không khí phòng, nên không có vòng nước lạnh | Tháp giải nhiệt hoặc dry cooler, đường ống chính, lỗ xuyên sàn |
| Triển khai trong vài ngày | Đưa thiết bị vào, kết nối với cold plate, bắt đầu thải nhiệt | Nhiều tháng xây dựng và chạy thử |
| Mật độ | 175 kW ở ATD 10 °C trong khung rộng 900 mm | Không gian white space và diện tích sàn |
| Dễ bảo trì mà không dừng hệ thống | Bơm và bộ lọc hot-swap, không cần dụng cụ | Các khung thời gian dừng hệ thống theo kế hoạch |
| Không khí và chất lỏng song hành | Rack làm mát bằng chất lỏng chạy cùng máy chủ làm mát bằng không khí | Cải tạo làm mát trên toàn phòng máy |
| Tăng trưởng theo mô-đun | Một thiết bị chạy độc lập, hai thiết bị chạy song song | Công suất phải mua trước nhu cầu |
Bluearth CDU4175 L2A 175kW của Gerchamp là tủ 52U rộng 900 mm, với vòng thứ cấp 175 LPM, trọng lượng cụm 485–501 kg, và mức ồn dưới 85 dB.
Dải công suất CDU sidecar: Chọn cấp công suất
Dải công suất CDU sidecar nằm trong thang rộng hơn từ 150 kW đến 2,7 MW, và khoảng công suất đi theo rack.
Các cấp công suất mà CDU sidecar bao phủ
Trong dải công suất CDU sidecar, yếu tố phân tách các nhóm là nơi nhận nhiệt, không phải con số kilowatt.
| Cấp | Công suất điển hình | Tải phục vụ điển hình | Điều kiện tiên quyết phía tòa nhà |
|---|---|---|---|
| In-rack | Cấp 150 kW (bộ lõi 4U, L2L) | Một tủ hoặc một hàng ngắn | Cần có phía nước của cơ sở |
| Sidecar | Cấp 175 kW ở ATD 10 °C (L2A) | Một rack AI mật độ cao tải đầy | Không cần: nhiệt đi vào không khí phòng |
| Hall | Cấp 680 / 850 / 2700 kW (L2L) | Cả phòng máy, in-row hoặc container hóa | Cần có phía nước của cơ sở |
Chỉ cấp sidecar là không cần lắp đặt gì trong tòa nhà. Mọi cấp khác đều đưa nhiệt vào vòng nước của cơ sở và kế thừa những yêu cầu đi kèm. Việc lựa chọn bắt đầu từ giới hạn điện của rack và việc phòng máy có nước cơ sở hay không.
Mức phù hợp của CDU4175 L2A 175kW với nền tảng NVIDIA
| Nền tảng NVIDIA | Công suất rack (tài liệu NVIDIA) | CDU4175 L2A 175kW ở 175 kW (ATD 10 °C) |
|---|---|---|
| GB300 NVL72 | Thiết kế 135 kW, tối đa 142 kW | Một thiết bị |
Làm mát bằng không khí không còn thực tế khi vượt khoảng 50 kW trên mỗi rack.
Bluearth CDU4175 L2A 175kW của Gerchamp gánh được một GB300 NVL72 với phần dự phòng còn lại, và phần dự phòng đó hấp thụ một thông số làm thay đổi công suất khả dụng: nhiệt độ cấp chất làm mát của CDU sidecar. Datasheet định mức thiết bị ở 175 kW tại độ chênh tiếp cận 10 °C và 125 kW tại 5 °C, vì vậy phòng máy yêu cầu chất làm mát lạnh hơn sẽ phải đánh đổi công suất. Thiết bị vẫn bao phủ được rack 142 kW, nhưng không phải rack lớn hơn.
Rack cao hơn mức đó cần một thiết bị thứ hai đặt bên cạnh, đó chính là cấu hình song song CDU sidecar cho Vera Rubin NVL72. Các rack ở cấp vài trăm kilowatt sẽ rời khỏi cấp này hoàn toàn, vì ở mức công suất đó, nơi nhận nhiệt phải là nước của cơ sở.
Datasheet cũng nêu nhiệt độ cấp 45 °C và nhiệt độ hồi tối đa 60 °C trên vòng thứ cấp. Mức này cao hơn nhiệt độ bầu khô của phòng và do đó cao hơn điểm sương. Bề mặt cold plate không bao giờ chạm ngưỡng ngưng tụ, nên chế độ lỗi chi phối làm mát bằng chất lỏng dùng nước lạnh không xuất hiện trong kiến trúc này.
Vì sao 175 kW là cấp phù hợp
Dải sử dụng của nó bao quanh rack. Nhiệt độ tiếp cận quyết định công suất, như datasheet thể hiện, vì vậy cấp này bao phủ một dải chứ không phải một điểm. Dải đó vẫn bao phủ một rack AI tải đầy khi phòng máy buộc phải dùng nhiệt độ cấp lạnh hơn.
Nó giữ mật độ triển khai CDU sidecar ở mức cao. 175 kW tại độ chênh tiếp cận 10 °C nằm trong khung 52U rộng 900 mm với trọng lượng cụm 485–501 kg. Một rack, một thiết bị, không thêm footprint. Mở rộng xa hơn sẽ đánh đổi mật độ đó lấy diện tích mặt coil lớn hơn, lưu lượng gió lớn hơn, và cuối cùng là phía nước của cơ sở.
Bluearth CDU4175 L2A 175kW của Gerchamp chính là cấp đó dưới dạng sản phẩm: một sidecar 52U được datasheet nêu ở 175 kW dưới độ chênh tiếp cận 10 K, tiêu thụ 12,5 kW công suất phụ trợ để đạt mPUE 1,10, không cần kết nối nước lạnh. Ở định mức đó, một thiết bị gánh được một NVIDIA GB300 NVL72 tải đầy, và khi tải tăng thì thêm thiết bị thứ hai bên cạnh.
Khả năng bảo trì CDU sidecar: Dự phòng và hot swap
Khả năng bảo trì CDU sidecar thường quyết định bài toán vận hành nhiều hơn công suất thô.
Bơm 1+1 và chuyển đổi dự phòng tự động
Mỗi thiết bị có hai bơm theo cấu hình 1+1, chạy luân phiên và tự động chuyển đổi khi có lỗi. Một bơm suy giảm hiệu năng được dự phòng mà không cần thao tác của người vận hành hoặc gián đoạn làm mát, nên các tác vụ huấn luyện vẫn chạy qua sự cố.
Bảo trì không cần dụng cụ trên vòng lặp đang hoạt động
Bơm và bộ lọc có thể hot-swap, và việc bảo trì không cần dụng cụ, không cần dừng hệ thống. Điều kiện là khoảng trống: đủ không gian để rút bơm hoặc bộ lọc trong khi vòng lặp vẫn hoạt động. Vì vậy, khả năng bảo trì CDU sidecar bắt đầu ngay từ giai đoạn bố trí mặt bằng.
Bộ điều khiển có hai chế độ: lưu lượng không đổi cho huấn luyện trạng thái ổn định, áp suất không đổi cho tải biến động. Cả hai đều ghi thông số từ xa.
FAQ: Ưu điểm CDU sidecar và lựa chọn công suất
CDU sidecar liquid-to-air có cần nước của cơ sở không?
Không. Nó thải nhiệt vào không khí phòng thông qua bộ tản nhiệt tích hợp, nên không có kết nối nước lạnh, tháp giải nhiệt hoặc dry cooler. Hệ thống xử lý không khí của phòng vẫn phải đưa lượng nhiệt đó đi.
Rack AI cần cấp công suất nào?
Bắt đầu từ giới hạn điện của rack. Một rack AI mật độ cao đầy tải nằm trong cấp sidecar ở cấp 175 kW, trong khi quy mô toàn phòng máy cần thiết bị dùng nước của cơ sở.
Vì sao cùng một thiết bị lại có hai con số công suất khác nhau?
Con số này đi theo nhiệt độ tiếp cận giữa chất làm mát và không khí phòng. Datasheet cho công suất cao hơn ở độ chênh tiếp cận 10 K so với 5 K. Mọi so sánh chỉ có ý nghĩa khi độ chênh tiếp cận, nhiệt độ cấp và nhiệt độ môi trường phòng được nêu cùng nhau.