Leitfaden für Ingenieure für Hyperscale-Netzwerkmaterialanwendungen
Übersicht
Dieser Artikel befasst sich mit aktuellen und kommenden Trends und materialwissenschaftlichen Designherausforderungen für Hyperscale-Netzwerke. Da sich Rechenleistung und IoT/IoE (Internet of Things/Internet of Everything) ständig weiterentwickeln, werden Hyperscale-Anwendungen für gesellschaftliche und Verbraucherbedürfnisse von entscheidender Bedeutung sein.
Die von Boyd entwickelten Materiallösungen adressieren diese Herausforderungen mit wichtigen Fertigungsinnovationen, die die Rechendichte bei gleichem Platzbedarf erhöhen, die Gesamtbetriebskosten des Rechenzentrums senken und die Effizienz und Zuverlässigkeit auf allen Systemebenen verbessern.
Dieser Artikel wird Ingenieuren helfen, die Rolle von Materialanwendungen zu verstehen, um die Systementwicklung zu verbessern und die Designkreativität zu fördern.
Aktuelle Markttrends für Hyperscale-Netzwerke
Die Hyperscale-Computing- und Netzwerkbranche verändert sich rasant, da die Rechenleistung weiterhin exponentiell wächst. Verbraucher und OEMs fordern ständig mehr Funktionalität, schnellere Konnektivität und höhere Zuverlässigkeit. Der Start von Unternehmenstitanen in das Quantencomputerrennen zur Entwicklung eines funktionsfähigen Quantencomputers, der in Massenproduktion hergestellt werden kann, erfordert eine verbesserte Geschwindigkeit und Kapazität bei gleichzeitiger Miniaturisierung der derzeit verfügbaren Technologie.
Diese ehrgeizigen Entwicklungs-Roadmaps inspirieren Branchenführer, in disruptive Technologien zu investieren, die mit ihnen Schritt halten können. Diese Anwendungen erfordern ebenso fortschrittliches Wärmemanagement und technische Materiallösungen. Je höher die Rechenleistung, desto kritischer sind Boyd-Lösungen für das System.
Wichtige Herausforderungen in der Unternehmens- und Hyperscale-Elektronik
Benutzersicherheit
- Dezibel-Pegel muss auf einer sicheren Lautstärke gehalten werden
- Die Ausrüstung muss organisiert und mit entsprechenden Sicherheitsetiketten versehen sein
- Systeme müssen elektrisch isoliert, leckage- und wasserdicht und mit Schockprävention ausgestattet sein.
- Ausfallsicherungen zum Schutz von Technikern wie Fingerschützer, Boden und elektrische Barrieren sind ein Muss
Lärm, Vibration und Härte (NVH)
- Mindern Sie NVH und feuchte mechanische Vibrationen, um den Produktverschleiß zu minimieren, die Lebensdauer zu verlängern, die Zuverlässigkeit zu erhöhen und die Anfälligkeit für Lese-/Schreibfehler zu verringern
Konnektivität
- Schützen Sie fortschrittliche Elektronik, die anfällig für elektromagnetische Störungen ist, mit EMI/RFI-Abschirmungen und -Absorbern
- Minimierung von LED-Übersprechen in Benutzer- und Technikerschnittstellen
Eindringen von Staub, Flüssigkeit, Partikeln
- Komponenten müssen abgedichtet und vor dem Eindringen von Verunreinigungen geschützt werden, um eine längere Lebensdauer und höhere Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Branding und Komponentenverfolgung
- Benutzerdefinierte, Standard- oder serialisierte Etiketten, Grafiken und Folienschalter schützen das Branding, kommunizieren regulatorische und Sicherheitsinformationen, leiten die Organisation und unterstützen die Wartungsverfolgung
Überschüssige Wärme, Luftstrommanagement, Luftblocker
- Wärmemanagement verhindert Überhitzung oder Leistungseinbußen mit Airflow Management und Air Blockern, die die Effizienz des thermischen Systems optimieren
Boyd entwickelte Materialien in Hyperscale-Netzwerken
Die wichtigsten Herausforderungen in der Unternehmenselektronik werden für Hyperscale-Netzwerke noch verstärkt. Sie sind viel leistungsfähigere Systeme in größeren Anlagen, die Lärm lauter machen, Vibrationen härter machen und größere Sicherheitsbedenken haben. Diese Einrichtungen und Hochleistungssysteme packen dichter zusätzliche Elektronik in einen Raum, was ein besseres Management elektromagnetischer Störungen, einzigartige Lösungen für neue multifunktionale Geräte, minimierte Wartungs- und Ausfallzeiten sowie eine bessere Organisation erfordert. Boyd Materialwissenschaft, Engineering und Umwandlungsprozesse ermöglichen neuartige Lösungen für Hochleistungssysteme, um kosteneffizienter, leistungsfähiger und skalierbarer für hohe Produktionsmengen zu sein. Die Engineered Material-Lösungen von Boyd umfassen eine breite Palette funktionaler, kundenspezifischer Produkte wie dielektrische Isolatoren, Luftstrommanagement und Luftblocker, Dichtungen, Dichtungen, NVH-Reduzierung, EMI-Abschirmung, grafische Overlays und Etiketten. Vom globalen Rapid Prototyping bis hin zur Massenproduktion in großem Maßstab entwickelt Boyd kundenspezifische Technologien, die ein funktionaleres, äußerst zuverlässiges Hyperscale-Computing ermöglichen.
Boyd-Wärmemanagement in Hyperscale-Netzwerken
Eine der größten Herausforderungen bei Hyperscale besteht darin, mit der zusätzlichen Wärmelast und thermischen Dichte umzugehen, die durch eine erhöhte Verarbeitungsleistung und Ausrüstung der nächsten Generation verursacht wird. Thermomanagementsysteme für Hyperscale müssen die höhere Wärmebelastung bewältigen, ohne das Volumen oder Gewicht zu erhöhen. Um dem Bedarf an leistungsfähigerer Kühlung in kompakteren Formen gerecht zu werden, entwickelt Boyd modulare und kundenspezifische Hyperscale-Kühlsysteme, um das Wärmemanagement für jede Spezifikation zu optimieren. Systeme nutzen Boyds jahrzehntelange Design- und Entwicklungskompetenz in der Flüssigkeits-, Luft- und Zweiphasenkühlung, um leistungsfähigere, integrierte Systeme zu ermöglichen, die das Leistungsniveau der herkömmlichen Luftkühlung erweitern und Ihnen bei Bedarf den sicheren Übergang zur Flüssigkeitskühlung erleichtern.
Lösung der wichtigsten Herausforderungen im Unternehmen
Allgemeine Umwelt- und Nutzungsüberlegungen
Cloud-Rechenzentrumsinstallationen wachsen schnell mit der beschleunigten Einführung künstlicher Intelligenz und dem Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), das intelligente Funktionen und Konnektivität in den meisten Branchen integriert. Die Nachfrage nach Konnektivität zwischen Geräten und interner Elektronik hat zu einer Zunahme der elektromagnetischen Störungen und LED-Übersprechen innerhalb eines Servers, eines Rechenzentrumsgehäuses und in größerem Maße der Rechenzentrumsfarm geführt. Das EMI-"Rauschen" ist jedoch nicht das einzige Rauschen, das in einer Hyperscale-Netzwerkumgebung berücksichtigt werden muss. Da die Hyperscale-Datenverarbeitung immer robuster wird, arbeiten Techniker und Serviceanbieter über längere Zeiträume, umgeben von Hunderten von Rechenzentrumsgehäusen, die den Lärm auf ein schädliches Niveau erhöhen. Die Reduzierung der Dezibelwerte auf ein sicheres Volumen für Rechenzentrumstechniker ist der Schlüssel. Neben dem allgemeinen Wohlbefinden der Techniker hängt auch das Wohlbefinden der Ausrüstung von der Umgebung ab. Präzise gesteuerte Rechenzentrumsumgebungen können Feuchtigkeit, Verunreinigungen und elektrische Probleme für eine längere Lebensdauer, weniger Wartung, höhere Zuverlässigkeit und mehr Betriebszeit verringern.
Herausforderung: Elektrischer Kurzschluss, Spannung & Isolierung
Hyperscale-Netzwerke verbrauchen mehr Strom und integrieren mehr intelligente Technologiesysteme als je zuvor. Zusätzliche Embedded-Technologien erhöhen die Leistungsdichte mit Komponenten mit höherer Spannung, die dichter gepackt sind. Dies erzeugt eine immense Menge an interner Energie, die mit Barrieren isoliert werden muss, um Funkenspannung zwischen internen Komponenten zu verhindern, die zu Gerätekurzschlüssen oder Feuer führen kann. Die elektrischen V-0-Isolationslösungen Flame Rated (FR) von Boyd werden mit Anbautechnologien von 3M erweitert. Diese Bänder sind für Rechenzentrumsumgebungen mit speziellen Klebstoffen mit niedriger Oberflächenenergie optimiert, die beim Verkleben und Montieren von dielektrischen Isolatoren und Isolatoren in Rechenzentrumsracks und -servern helfen.
Boyd integriert elektrische Isolatoren mit Grafik- und Branding-Lösungen für den doppelten Einsatzzweck. Sicherheits-, Wartungs-, Regulierungs- und Serviceinformationen, die auf V-0-Flammen-Dielektrikum-Isolieretiketten abgedruckt sind, fungieren als Flammschutzwände, Spannungsblocker und Systeminformationsetiketten, die eine längere Lebensdauer der Ausrüstung, eine Verringerung vorzeitiger elektrischer Ausfälle und sicherere Technikerumgebungen ermöglichen. Elektrische Isolatoren werden auch zu dreidimensionalen Luftstrommanagement-Baugruppen für dielektrisch isolierte Luftstromleitbleche hergestellt, die gekühlte Luft effizient in einen Server leiten und als elektrische Barriere fungieren.
Herausforderung: Eindringen von Staub, Flüssigkeit und Verunreinigungen
Staub, Flüssigkeit und Verunreinigungen sind oft die Hauptursachen für elektronische Fehlfunktionen und Rechenzentren sind keine Ausnahme. Schutzdichtungen und -dichtungen in und um Anschlüsse, Öffnungen, Nähte und Türen in Serverblättern, Racks und Gehäusen verlängern die Anwendungslebensdauer und reduzieren die Wartungskosten, indem sie Fremdpartikelkontamination verhindern und Feuchtigkeit abdichten. Die Schutzdichtungen von Boyd werden oft von leistungsstarken 3M-Haftklebstoffen begleitet, um die Montageeffizienz zu unterstützen und sicherzustellen, dass die Dichtungen sicher an Ort und Stelle bleiben.
Luftfilter spielen auch eine wichtige Rolle beim Schutz empfindlicher interner Server-Rack-Geräte als Teil der Kühllösung. Die Staubansammlung verringert die Effizienz des Luftkühlsystems und die Gesamtleistung des Geräts. Die einströmende Luft in einem luftgekühlten System muss vor dem Einsatz in empfindlichen internen Systemen gereinigt werden. Luftfilter bestehen häufig aus gewebtem Gewebe oder Netzschaum, um Verunreinigungen aus der Ansaugluft zu entfernen und Verschmutzungen in der Anwendung zu verhindern. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit von Brandgefahren, Engpässen oder Leistungseinbußen.
Herausforderung: Lärm & Vibration
Hyperscale-Anwendungen erzeugen und unterliegen Umgebungen, in denen Lärm, Vibration und Härte (NVH) vorherrschen, mit außergewöhnlichen Auswirkungen von luftgekühlten Rechenzentren, die übermäßige, hohe Geräuschpegel und mechanische Bewegungen erzeugen, die sich aus Hochgeschwindigkeits-Lüftersystemen ergeben. Die schiere Größe der Hyperscale Network-Einrichtungen, die für maximale Speicherung und Verarbeitung ausgelegt sind, führt zu übermäßigen Geräuschen und Vibrationen, die schnell unsichere Dezibelwerte erreichen und den Verschleiß beschleunigen, die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit verringern und die Leistung beeinträchtigen. Eine ausgedehnte NVH-Exposition ist schädlich für empfindliche Geräte, wichtige Elektronik und Rechenzentrumstechniker.
Schwingungsdämpfung, akustisch absorbierende Schäume, Folien und dünnes Stanzmetall werden strategisch in der gesamten Anwendung eingesetzt, um übermäßiges Resonanzverhalten zu reduzieren, Anwendungen vor mechanischem Verschleiß zu schützen und andere bedeutende NVH-Herausforderungen anzugehen. Die Integration von Komponenten, die mechanische Stöße und Geräusche effektiv absorbieren, verlängert die Produktlebensdauer, reduziert Lese-/Schreibfehler für eine verbesserte Systemzuverlässigkeit, reduziert die Lärmbelästigung durch Anlagen und sorgt für eine sicherere Technikerumgebung.
Herausforderung: Wärmemanagement, überschüssige Wärme & Optimierung luftgekühlter Systeme
Wärme ist ein unvermeidliches Nebenprodukt des Betriebs elektronischer Geräte. Mehr Hochleistungselektronik in kompakten Anwendungen, die in unmittelbarer Nähe platziert sind, erhöht die Wärmelast. Hyperscale-Anwendungen und Rechenzentren sind Paradebeispiele für die Steigerung der Wärme-, Leistungs- und Rechendichte. Neben der Erhöhung der Rechenleistung und der Anzahl der Server und Racks in einem Rechenzentrum finden Geräte- und Komponentenhersteller weiterhin innovative Wege, um mehr Hochleistungskomponenten in immer kompaktere Geometrien zu packen, um eine höhere Funktionalität und eine bessere Latenzleistung für die Erweiterung der Anforderungen an den Datenverbrauch zu bieten.
Übermäßige Hitze beschädigt interne Komponenten, führt zu einer schlechten Leistung oder einem Ausfall von Anwendungen, verkürzt die Lebensdauer, verringert die Zuverlässigkeit, setzt Techniker einem Risiko für hitzebedingte Verletzungen aus und wirkt als Engpass bei der Berechnung von Innovationen. Weitere Informationen zu hoher thermischer Leistung, integrierten Kühlsystemen für Hyperscale, Cloud Compute und Enterprise wie Flüssigkeits-, Luft-, Immersions- oder Zweiphasenkühlung finden Sie boydcorp.com.
Herausforderung: Elektromagnetische Störungen
Rechenzentren erleben übermäßige elektromagnetische Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI) aufgrund dicht gepackter Umgebungen mit fortschrittlicher Elektronik. Dieses Problem wird in Hyperscale-Anwendungen aufgrund des erhöhten Volumens und der erhöhten Dichte von Server-Racks vervielfacht. Nicht verwaltete EMI/RFI verschlechtert die Signalklarheit und führt zu elektronischen Fehlfunktionen. Die EMI/RFI-Abschirmung reduziert die Anfälligkeit für elektronische Fehlfunktionen, indem unerwünschte externe elektromagnetische Wellen blockiert, absorbiert oder abgeschirmt werden oder verhindert wird, dass interne elektromagnetische Wellen andere Schaltkreise oder Geräte emittieren und stören. EMI-Abschirmungs- und Absorptionskomponenten von 3M reichen von elektrisch leitfähigen Bändern bis hin zu EMI-Absorber-Produktlinien, die von Boyd in komplexe Geometrien in und um Anschlüsse, Öffnungen, Lücken und Nähte innerhalb eines Gehäuses umgewandelt wurden. Die Boyd Corporation stellt diese Komponenten als multifunktionale Lösungen her. EMI-Abschirmgewebe über Schaumstoff-Stanz-Eingangs-/Ausgangsdichtungen kombinieren Schwingungsdämpfung, Eindringdichtung und EMI/RFI-Abschirmung in einer einfach zu montierenden Lösung und reduzieren so die Montagezeit und die Komplexität der Stückliste für Hersteller.
Herausforderung: User Experience
Die Bedeutung einer einfachen Benutzererfahrung wird in Netzwerkanwendungen, in denen geschulte Personen mit Geräten und Automatisierung interagieren, oft unterschätzt. Optimierte Mensch-Maschine-Schnittstellen und verbesserte, leicht verständliche Sicherheits- und Anweisungsetiketten schaffen jedoch eine bessere Benutzererfahrung für mehr Effizienz bei reduzierten Benutzerfehlern.
Hintergrundbeleuchtungsschalter und Displays sind eine kostengünstige Möglichkeit, die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern, Benutzerfehler zu verringern und die Ästhetik zu verbessern. Schalter und Overlays mit Hintergrundbeleuchtung führen Techniker und Benutzer schnell zur korrekten Gerätebedienung, insbesondere in schwach beleuchteten oder dunklen Umgebungen.
Lünenbranding, Typenschilder, Logos, Etiketten, Schalter, grafische Überlagerungen und Verkleidungen bieten eine wichtige visuelle und taktile Benutzererfahrung, die Hyperscale-Geräte unterscheidet und gleichzeitig die Wartungseffizienz erhöht. Rechenzentren und Hyperscale-Einrichtungen können Server und Chassis von mehreren Herstellern beherbergen. Optimierte Grafiküberlagerungen auf der Vorder- und Rückseite, Ein-/Ausgangsportbeschriftungen, Systeminformationsetiketten und Benutzeroberflächen sparen Zeit, indem sie eindeutige Wartungsschritte und benutzerdefinierte Anforderungen an Ihr Design klar identifizieren. Das Branding nach Spezifikation reduziert fehlerhafte Garantieansprüche von Facility Managern.
Boyd kann jedes dekorative oder informative Etikett in eine multifunktionale Lösung umwandeln, indem es auf eines von vielen 3M-Materialien mit besonderen Eigenschaften wie EMI-Abschirmung, elektrischer Isolierung und thermischer Abschirmung druckt. Benutzeroberflächenlösungen können FR V-0-zertifizierte Substrate, hochtemperaturbeständige UL 969-konforme Materialien, Totfrontfenster, die nur bei Hintergrundbeleuchtung sichtbar sind, und hochkomplexe Stanzgeometrien mit enger Toleranz- und Registrierungskontrolle aufweisen.
Multifunktionale Lösungen
Boyd works with product designers to create streamlined, multi-functional solutions using a holistic approach to integrated sealing, protection, and thermal design that considers the needs of the most demanding data centers in the world. Von flachen Flüssigkeitskühlsystemen, die die Rechendichte erhöhen, über Datenspeicherdämpfer bis hin zu Serverdichtungen, die einen sichereren Rechenzentrumsbetrieb ermöglichen, helfen unsere Lösungen unseren Kunden, die Leistungseffizienz zu steigern, die Ressourcenauslastung zu optimieren, die Energierückgewinnung zu maximieren und die Zuverlässigkeit auf allen Systemebenen zu erhöhen. Unsere integrierten Lösungen minimieren oder beseitigen Verschwendung, Wartungskosten und Ausfallzeiten für insgesamt niedrigere Gesamtbetriebskosten des Rechenzentrums.
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