Prozessoren

ZTE will spezielle Server mit Tauchkühlung ausstatten

Gerade auf Messen spielt der Showeffekt eine große Rolle und so ist es nicht weiter verwunderlich, dass hier schon mehrfach Systeme mit Tauchkühlung gezeigt wurden. Gigabyte tauchte einen kompletten Server in die spezielle Flüssigkeit und ZTE zeigte auf dem Mobile World Congress ein entsprechendes System, welches so auch in den Produktiveinsatz gehen soll. Caseking bietet ein Komplettsystem mit einer solchen Kühlung an. Nicht nur aufgrund der Kühlung kostet das der8auer Aqua Exhalare getaufte System aber auch fast 10.000 Euro.

Die Kühlung spielt bei Servern eine wichtige Rolle. Prozessoren und Beschleuniger verbrauchen mehrere hundert Watt und müssen diese Abwärme auch an ihre Umgebung abgeben. Bei mehreren hundert oder tausend Chips wird die Kühlung damit genauso wichtig, wie die Rechenhardware selbst. Um die Effizienz zu erhöhen sind darauf ausgelegte Server mit einer Heißwasserkühlung ausgestattet.

Eine Alternative könnte die Tauchkühlung sein – zumindest in bestimmten Bereichen. Auf dem Mobile World Congress stellte ZTE einen Server aus, der mit vier Intel Xeon E5 v4, also der Broadwell-Variante, ausgestattet ist. Hinzu kommen zwei Xilinx Virtex FPGAs.

Damit die Kühlflüssigkeit die Komponenten kühlen kann, sind sämtliche Kühlkörper entfernt worden. Stattdessen ist im Falle der Prozessoren der Heatspreader angeschliffen worden, um die Oberfläche zu vergrößern. Eigentlich sollte ein Heatspreader möglichst plan sein, um bestmöglichen Kontakt zum Kühlkörper zu haben. Im Falle einer Tauchkühlung ist das Gegenteil der Fall. Je mehr Fläche zur Verfügung steht, deste mehr Oberfläche wird dem Kühlmedium geboten – der Abtransport der Abwärme also verbessert. 

Bei der Flüssigkeit handelt es sich aber nicht um destilliertes Wasser oder ein Öl. Stattdessen kommt eine von 3M entwickelte Spezialflüssigkeit zum Einsatz. 3M arbeitet dabei wiederum mit Allied Control, einem Unternehmen aus Hong Kong, zusammen. Bei der erwähnten Kühlung kommt eine 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 in die finale Testphase.

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 dort 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.

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. Besonders gefährlich ist die Flüssigkeit nicht, sie greift jedoch bestimmte Materialien wie Gummi an, die sich dann auflösen. Insofern ist beim Einsatz dieser Kühlung darauf zu achten.

Um die Kosten für eine solche Kühlung zu reduzieren, will ZTE mit einem chinesischen Unternehmen zusammenarbeiten, welche eine solche Flüssigkeit um den Faktor 10 günstiger anbieten will. Dennoch wird eine solche Kühlung weiterhin nur etwas für spezielle Anwendungen sein. Das Gehäuse muss absolut dicht sein, ein Upgrade oder Tausch der verbauten Komponenten des Servers extrem aufwändig.