Il raffreddamento bifase di ZutaCore su un server Supermicro con AMD EPYC garantisce raffreddamento migliorato, efficienza e prestazioni da record.
Come parte della nostra valutazione in corso di tecnologie di raffreddamento avanzate per server ad alte prestazioni, abbiamo testato la soluzione di raffreddamento ZutaCore® two-phase direct-to-chip (DTC) su un server Supermicro con due CPU AMD EPYC Bergamo. Questo test è stato eseguito presso il Centersquare Data Center di Reading, Berkshire, Regno Unito, in collaborazione con l'integratore Boston Limited.
La necessità di soluzioni di raffreddamento efficienti
Mentre le CPU continuano a crescere in numero di core e consumo energetico, le soluzioni tradizionali di raffreddamento ad aria faticano a tenere il passo con le richieste termiche dei processori all'avanguardia. Ciò è particolarmente evidente nei nodi di elaborazione ad alta densità, dove i metodi di raffreddamento ad aria non riescono a gestire efficacemente il calore significativo prodotto dalle CPU multi-core ad alte prestazioni, come l'EPYC Bergamo a 128 core di AMD.
Poiché questi potenti processori generano una notevole potenza termica, i limiti del raffreddamento ad aria diventano più pronunciati. Anche i dissipatori di calore più avanzati affrontano sfide nel mantenere prestazioni termiche ottimali senza aggiungere rumore o assorbire energia in eccesso.
Questo progetto è incentrato sull'aggiornamento di uno chassis Supermicro dual-socket dal tradizionale raffreddamento ad aria alla soluzione DTC bifase di ZutaCore. Abbiamo testato il sistema prima della conversione, osservato significative limitazioni dell'efficienza di raffreddamento e sottoposto a benchmark il server dopo l'installazione del DTC.
La configurazione hardware
Il sistema di test era dotato di uno chassis Supermicro 1U con due CPU AMD EPYC Bergamo, ciascuna dotata di 128 core. Con 256 core sotto il cofano e 768 GB di RAM, questo server è progettato per gestire carichi di lavoro densi, in particolare in ambienti AI e ad alta intensità di dati. Tuttavia, anche con grandi dissipatori di calore tradizionali ad aria, il sistema ha fatto fatica a tenere sotto controllo le temperature durante i test di stress, con conseguente limitazione termica.
Abbiamo optato per il sistema di raffreddamento a liquido bifase di ZutaCore per migliorare il raffreddamento e aumentare le prestazioni. Questo sistema innovativo utilizza un fluido di trasferimento del calore che passa da liquido a vapore all'interno delle piastre fredde direttamente collegate alle CPU. Questo cambiamento di fase consente un'efficienza termica molto più elevata rispetto ai tradizionali sistemi di raffreddamento a liquido o ad aria, poiché il calore latente della vaporizzazione del fluido aiuta a dissipare il calore dai core della CPU in modo più efficace.
Il processo di conversione
Preparazione del server
Il processo di conversione è iniziato smontando i componenti di raffreddamento ad aria di serie. La rimozione dei tradizionali dissipatori di calore ha rivelato i piccoli e densi dissipatori di calore sulle CPU Bergamo, chiaramente sottodimensionati per gestire il carico termico di questi chip affamati di energia. Durante i test iniziali, abbiamo notato che le CPU raggiungevano temperature elevate e faticavano a mantenere prestazioni sostenute sotto stress.
Installazione delle piastre fredde ZutaCore
Il passo successivo è stato introdurre il cuore del sistema di raffreddamento bifase: le piastre fredde personalizzate di ZutaCore. Queste piastre fredde sono dotate di evaporatori interni che consentono al fluido termovettore di assorbire calore ed evaporare mentre attraversa il sistema. Il fluido vaporizzato viene quindi riportato al condensatore, raffreddato e reintrodotto nel sistema per continuare il ciclo.
Una delle caratteristiche più affascinanti di questo sistema è la sua autoregolazione meccanica. Il meccanismo a galleggiante di ogni evaporatore regola il flusso del fluido di trasferimento del calore in base al carico termico della CPU. Un sistema a circuito chiuso come questo assicura che ogni CPU riceva la quantità necessaria di fluido senza intervento manuale.
Le piastre fredde sono state posizionate con cura sulle CPU, assicurando una pressione costante e un contatto termico ottimale. Il tubo che trasporta il fluido di trasferimento del calore è stato collegato alle piastre fredde e abbiamo eseguito una serie di test di pressione per garantire che non ci fossero perdite prima di procedere con l'installazione completa.
Integrazione con i sistemi di gestione termica e di alimentazione del server
La sfida successiva è stata l'integrazione del sistema di raffreddamento nell'infrastruttura più ampia del data center. Il sistema DTC di ZutaCore si integra con i sistemi di gestione termica esistenti del server e offre un controllo avanzato tramite il software di gestione del raffreddamento di ZutaCore. Questo software consente il monitoraggio in tempo reale di parametri chiave, come la pressione del refrigerante, la temperatura in vari punti del sistema e le temperature di giunzione della CPU.
Il software si collega all'IPMI (Intelligent Platform Management Interface) del server, consentendo un monitoraggio e un controllo senza interruzioni dei parametri di raffreddamento. Siamo rimasti particolarmente colpiti dai dettagli forniti, tra cui velocità delle ventole, temperature del vapore e cicli di lavoro della pompa. Questa visibilità granulare nel processo di raffreddamento consente di ottimizzare le prestazioni del sistema in base al carico di lavoro.
Dopo aver collegato il sistema all'unità di smaltimento del calore mediante i raccordi a sgancio rapido e aver rapidamente spurgato i gas atmosferici dal circuito utilizzando il kit di manutenzione incluso, il sistema era pronto per essere acceso.
Punti salienti delle prestazioni
Risultati pre-conversione
Come accennato in precedenza, prima di passare al sistema bifase di ZutaCore, abbiamo eseguito una serie di benchmark con raffreddamento ad aria di serie. Utilizzando carichi di lavoro progettati per stressare tutti i 256 core, il sistema ha rapidamente raggiunto i limiti termici, facendo sì che le CPU limitassero le prestazioni per rimanere entro temperature operative sicure. Carichi pesanti sostenuti hanno portato le temperature della CPU a oscillare intorno agli 85 °C, con cali evidenti nelle velocità di clock.
Risultati post-conversione
Dopo aver installato la soluzione DTC, abbiamo rieseguito quei benchmark e i risultati sono stati spettacolari. Le temperature della CPU, a pieno carico, sono scese in modo significativo, con temperature di picco che sono rimaste sotto i 65 °C. Ancora più importante, è stato eliminato il throttling termico. Il sistema a due fasi ha mantenuto le CPU Bergamo in esecuzione a velocità di clock sostenute più elevate per tutto il test.
Non sorprende che il consumo energetico del sistema sia diminuito, poiché le ventole non hanno più bisogno di girare al massimo RPM per compensare le alte temperature. Il funzionamento più silenzioso è stato immediatamente evidente, anche in un ambiente di data center rumoroso.
Poiché questo esercizio era inteso per un'esperienza pratica con la soluzione ZutaCore, tutte le misurazioni erano qualitative. Vale la pena notare che al momento delle riprese e della scrittura, il sistema Bergamo raffreddato da ZutaCore ha ottenuto alcuni record mondiali nelle categorie BBP y-cruncher e verificato su HWBot.org.
Efficienza di potenza e raffreddamento
Uno dei vantaggi più evidenti del sistema ZutaCore è il potenziale di risparmio energetico. La ridotta dipendenza dal raffreddamento ad aria riduce la necessità di ventole ad alto numero di giri e aria condizionata, traducendosi in risparmi sui costi energetici reali. Inoltre, il sistema consente al server di funzionare a temperature ambiente più elevate senza il rischio di surriscaldamento. Questa caratteristica è inestimabile per i data center che cercano di ottimizzare il loro PUE (Power Usage Effectiveness) aumentando la temperatura delle loro strutture.
Implicazioni a lungo termine per i data center
La soluzione di raffreddamento bifase di ZutaCore gestisce efficacemente carichi termici elevati e offre vantaggi a lungo termine per i data center. La sua maggiore efficienza energetica e i costi di raffreddamento inferiori potrebbero renderla fondamentale per gli ambienti di elaborazione ad alta densità.
Per i data center che adottano processori e GPU di nuova generazione, come EPYC di AMD e H100 di NVIDIA, la soluzione di raffreddamento ZutaCore rappresenta un'opzione scalabile per gestire la crescente produzione di calore senza richiedere modifiche sostanziali all'infrastruttura esistente.
Inoltre, il metodo di raffreddamento bifase è ragionevolmente ecologico. I fluidi di trasferimento di calore di ZutaCore sono atossici e hanno un basso GWP (Global Warming Potential). L'uso di fluidi dielettrici assicura che, anche in caso di perdite, non vi sia alcun rischio di cortocircuito elettrico o danni alle apparecchiature.
Conclusione
La conversione del server Supermicro dual AMD EPYC Bergamo alla soluzione di raffreddamento bifase diretto al chip di ZutaCore ha dimostrato un netto miglioramento delle prestazioni termiche, della riduzione del rumore e dell'efficienza energetica. Mentre i data center continuano a crescere e a spingere i limiti delle prestazioni dei server, le tecnologie di raffreddamento avanzate come ZutaCore offrono un promettente percorso per gestire le crescenti esigenze termiche degli ambienti di elaborazione moderni.
Se gestisci carichi di lavoro ad alta densità e spingi il tuo hardware al limite, investire in soluzioni di raffreddamento avanzate come quelle di ZutaCore potrebbe migliorare le prestazioni e farti risparmiare sui costi operativi nel lungo periodo.
Grande grido a Boston limitata per la fornitura dell'hardware e Centersquare per la fornitura del data center!
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