Leitfaden für Ingenieure für Hyperscale-Netzwerkmaterialanwendungen

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.

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

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.

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.

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.

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.

Thermische Systeme müssen direkt mit den Wärmequellen des Rechenzentrums verbunden sein, um Wärme zu extrahieren und abzuleiten. Thermal Interface Materials (TIMs) wirken in dieser Kapazität und absorbieren und übertragen schnell Wärme von einer Wärmequelle auf das Kühlsystem oder die Umgebung. Luftspalte und Taschen sind thermische Blocker oder Isolatoren. TIMs reduzieren die Luftspalte und Taschen zwischen einer Wärmequelle, wie einem Prozessor, und seiner Kühllösung, wie einem Kühlkörper, einer Dampfkammer oder einer Kühlplatte, um die Kühleffizienz und -kapazität zu maximieren. Geeignete Wärmeleitmaterialien verringern den Wärmewiderstand zwischen Wärmequelle und Kühllösung und ermöglichen eine effizientere und effektivere Kühlung.

3M bietet leichte, hocheffiziente TIM-Lösungen für eine schnellere Montage, verbesserte Gerätezuverlässigkeit und eine längere Lebensdauer elektronischer Komponenten. TIMs wie 3M™ Wärmeleitfähige Acryl-Interface-Pads und -Bänder sind ideal für Designs mit kleineren Abstandsanforderungen oder größeren Formatherausforderungen. Diese Materialien können die Lebensdauer von Server-Rack-Komponenten um bis zu verdoppeln, indem die Temperatur um -10 ° C gesenkt wird.

Für luftgekühlte Rechenzentrumsanwendungen verbessert die Optimierung der Nutzung und Verteilung von gekühlter Luft und das Management heißer Abluft die Energieeffizienz des Rechenzentrums und die thermische Systemleistung. Luftblocker aus SOLIMID-Polyimidschaum® blockieren Hochtemperaturabgase aus sensiblen Umgebungen. Luftleckversiegelung und Luftspaltfüller verhindern den Verlust von kühler Luft, entfernen Designtaschen, die kühle oder heiße Luft einfangen, und verbinden interne Luftstromwege. Luftleitblechbaugruppen verfügen üblicherweise über flammenbeständige FR V-0 elektrisch isolierende Materialien, die thermogeformt oder in Luftstrommanagementkanäle gefaltet werden, die den Luftstrom im Inneren des Servers verändern, um kalte Luft am effizientesten zu Wärmequellenableitern wie Kühlkörpern zu leiten. Engineered Material-Lösungen maximieren die Effizienz des Luftkühlsystems und die thermische Leistung, indem sie das Management von heißer und kalter Luft innerhalb eines Servers optimieren.

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.