Gigabyte kühlt kompletten Server mit Zweiphasen-Flüssigkeit

Egal ob klassische Luft- oder Wasserkühlung – im Serverbereich werden seit geraumer Zeit auch alternative Kühlmethoden erprobt, um die Kühlung und vor allem die Effizienz der Kühlungen von immer größeren und schnelleren Server steigern zu können. Viele kennen sicherlich die spezielle Lösung, die Hardware dabei komplett in ein Öl einzutauchen. Zur Kühlung muss dann nur noch das Öl gepumpt werden oder es bewegt sich sogar einfach durch natürliche Konvektion durch die Behälter.

Gigabyte hat zusammen mit 3M eine wohl finale Version einer sogenannten Zweiphasen-Flüssigkeitskühlung vorgestellt. 3M arbeitet dabei wiederum mit Allied Control, einem Unternehmen aus Hong Kong, zusammen. Bei der erwähnten Kühlung kommt eine inerte, also träge Flüssigkeit zum Einsatz, die nicht leitfähig ist. Bei 3M wird diese Flüssigkeit unter dem Produktnamen Novec angeboten. Mit den ersten Tests zu einer solchen Kühlung hatte 3M bereits im November 2012 begonnen. Die 3. und aktuellste Generation startete ab Oktober 2015 mit der finalen Tastphase.

Bei einer Zweiphasen-Flüssigkeitskühlung wird die zu kühlende Hardware in die besagte Flüssigkeit eingetaucht. Dort, wo sie Wärme aufnimmt, verdampft sie und steigt in der Kühlung auf. Um dies zu erreichen, liegt der Siedepunkt der Flüssigkeit bei 61 °C. Im oberen Bereich des zu kühlenden Servers wird dieses Gas aufgefangen und kondensiert wieder. Daraufhin kann es in den Kühlbehälter zurücklaufen und der Kreislauf beginnt von vorne. Eine Pumpe ist nicht notwendig, da die Flüssigkeit in Form des Dampfes selbständig aufsteigt und auch wieder zurückfließt.

Wegen der verbesserten Aufnahme der Abwärme durch die Flüssigkeit im Vergleich zu Luft spricht 3M von der Möglichkeit, bis zu 250 kW pro Rack anstatt nur bis zu 40 kW aufnehmen zu können. Dadurch lässt sich natürlich auch deutlich leistungsstärkere Hardware auf kleinerem Raum betreiben. Die im Serverbereich wichtige Power Usage Effectiveness (PUE) steigt von Faktor 1,1 bis 2,0 auf 1,02 PUE.

Gigabyte zeigte auf der CES nun eine Umsetzung dieses Kühlprinzips. Gekühlt wurde dabei ein 2U-Server mit acht GPUs und 24 Speichermodulen. Zum Einsatz kamen Intel Xeon E5-2600 v3/v4 sowie vermutlich NVIDIAs Tesla P100 mit der GP100-GPU. Auf den GPUs und CPUs sind nur große Kupferplatten vorhanden, die über keinerlei Kühlrippen verfügen. Im Video ist sehr schön zu sehen, wie die Flüssigkeit auf dem Kühlkörper verdampft und in Blasen nach oben steigt.

Die von 3M entwickelte Flüssigkeit besteht laut eigenen Angaben aus 70 % 1,2-Trans-Dichloroethylene, 4 bis 16 % Ethyl-Nonafluorobutyl-Ether, 4 bis 6 % Ethyl-Nonafluoroisobutyl-Ether und einigen weiteren Methyl-Varianten. Natürlich aber möchte 3M die genaue Zusammensetzung nicht verraten. Der Artikel von Anandtech spricht von einem Siedepunkt von 45 °C, 3M selbst nennt für die Novec getaufte Flüssigkeit einen Siedepunkt von 61 °C.

Bei der Demo von Gigabyte und 3M auf der CES 2017 handelt es sich zunächst noch um eine reine Technologiedemo. Es ist allerdings sehr gut vorstellbar, dass eine solche Lösung schon recht bald in ersten Severzentren zum Einsatz kommt. Ob eine klassische Luftkühlung, Warmwasserkühlung oder eine solche Zweiphasen-Flüssigkeitskühlung zum Einsatz kommt, hängt auch vom Standort und den Anforderungen des Serverzentrums ab. Letztendlich muss eine solch neu entwickelte Kühlung auch erst beweisen, ob sie in größeren Servern skaliert und den Alltagseinsatz besteht.