CPU용 콜드 플레이트: 직접 액체 냉각 솔루션 [2024]

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신뢰할 수 있는 액체 냉각을 위한 CPU 직접 열 제거

CPU 냉각용 콜드 플레이트는 프로세서와 액체 냉각 회로 사이에 직접적인 열 인터페이스를 제공하여, CPU에서 발생한 열을 효율적으로 제거한다. 냉각제는 플레이트 내부 채널을 흐르며 열 에너지를 매니폴드, 열 교환기 또는 냉각 분배 장치 쪽으로 운반한다. 설계는 CPU 치수, 마운팅 패턴, 열 부하, 냉각제 요구 사항 및 설치 가능한 공간에 따라 조정될 수 있다. 주요 고려 사항으로는 재료 선택, 채널 형상, 표면 평탄도, 밀봉 성능, 유량 및 압력 강하가 있다. CPU 콜드 플레이트는 서버, 데이터 센터, 워크스테이션, 고성능 컴퓨팅(HPC) 플랫폼 등 고성능 컴퓨팅 응용 분야에 적합하다. 또한 확장 가능한 열 관리를 위해 랙 단위 직접 액체 냉각 시스템에 통합될 수 있다.

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사례 연구

서버 CPU 냉각

고성능 CPU가 지속적인 작업 부하 하에서 작동할 때 발생하는 열을 보다 직접적으로 제거하기 위해 서버 플랫폼에 새로운 냉각 방식이 필요했다. CPU 냉각용 콜드 플레이트를 프로세서 바로 위에 설치하고 액체 순환 루프에 연결하였다. 이 구성에는 공급 및 회수 호스, 매니폴드, 그리고 냉각제의 지속적 흐름을 유지하기 위한 열 배출 장비가 포함되었다. 시스템 계획 단계에서 엔지니어링 팀은 프로세서의 열 부하, 장착 조건, 냉각제 호환성, CPU 소켓 주변의 공간 여유 등을 종합적으로 고려했다. 직접 냉각 구조는 프로세서에서 액체 회로로 열을 전달하는 전용 열 전달 경로를 제공하였다. 이 접근법은 기존 공기 냉각 방식으로는 점차 증가하는 열 요구 사항을 충족하기 어려운 고밀도 서버 환경에 적용 가능하다.

HPC 프로세서 냉각

고성능 컴퓨팅 워크로드를 위해 설계된 고성능 CPU를 탑재한 HPC 플랫폼을 구성하고 있었다. 이 CPU는 상당한 열 출력을 발생시킬 수 있었으며, 서버의 액체 냉각 루프에 CPU 콜드 플레이트를 통합하여 프로세서 영역에서 직접 열을 흡수하였다. 설계 과정에서는 냉각제 유량, 압력 강하, 접촉 면적, 장착 구조 등을 고려하여 컴퓨팅 하드웨어와의 호환성을 확보하였다. 여러 개의 CPU 냉각 분기 회로를 공통 매니폴드를 통해 연결할 수 있어, 시스템이 랙 내 여러 프로세서를 동시에 관리할 수 있도록 하였다. 이 구성은 프로세서 냉각을 체계적으로 수행함과 동시에, 시설 측에서 펌프, 열교환기 및 기존 열 인프라와의 액체 냉각을 조율할 수 있도록 하였다.

데이터 센터 CPU 업그레이드

데이터 센터는 밀도가 낮은 장비에는 기존 공기 냉각 방식을 유지하면서, 일부 서버 랙에 고성능 CPU를 도입해 업그레이드하고 있었다. 업그레이드된 프로세서에는 직접 액체 냉각을 제공하기 위해 CPU 콜드 플레이트가 도입되었다. 이 콜드 플레이트는 랙 단위 매니폴드와 냉각제 호스를 통해 연결되었으며, 정비 접근성을 고려해 퀵 디스커넥트 인터페이스가 검토되었다. 프로젝트 시행 전에 프로세서의 열 요구 사항, 냉각제 조건, 랙 밀도, 그리고 열 배출 용량이 평가되었다. 이러한 하이브리드 전략을 통해 전체 시설을 재설계하지 않고도 열 부하가 큰 서버에만 액체 냉각을 집중 적용할 수 있었다. 또한, 향후 프로세서 업그레이드 및 추가 액체 냉각 컴퓨팅 노드 도입을 위한 확장 가능한 기반을 마련하였다.

자주 묻는 질문

CPU 냉각용 콜드 플레이트란 무엇인가?

CPU 콜드 플레이트는 프로세서 위에 직접 장착되는 액체 냉각 부품으로, 열을 순환하는 냉각제로 전달한다. 내부 채널을 통해 냉각제가 CPU 영역에서 열 에너지를 흡수하고, 열 교환기나 냉각 분배 장치, 기타 열 배출 장비로 이어지는 냉각 루프를 따라 운반된다.

왜 CPU 서버에 콜드 플레이트를 사용하나요?

고성능 CPU는 지속적인 작업 부하 동안 상당한 열을 발생시킬 수 있다. 콜드 플레이트는 냉각 인터페이스를 프로세서 바로 위에 배치함으로써 전용 액체 열 전달 경로를 만든다. 이 방식은 고밀도 서버, HPC 시스템, 데이터센터 등 전통적인 공기 냉각 방식으로는 점점 더 높아지는 열 요구 조건을 충족하기 어려운 응용 분야에서 유용하다.

CPU 콜드 플레이트에 사용할 수 있는 재료는 무엇인가요?

구리와 알루미늄은 흔히 사용되는 재료이지만, 적절한 선택은 열 전도율, 무게, 제조 요구 사항, 부식 고려 사항 및 냉각제 호환성에 따라 달라진다. 콜드 플레이트 재료는 튜빙, 피팅, 냉각제 및 기타 구성 요소와 함께 평가해야 하며, 전체 액체 냉각 루프에서 장기 신뢰성을 유지하는 데 도움을 준다.

CPU 콜드 플레이트는 냉각 시스템에 어떻게 연결되나요?

콜드 플레이트는 일반적으로 호스, 피팅 또는 퀵 디스커넥트 커플링을 사용해 공급 및 회수 냉각제 라인에 연결된다. 매니폴드는 여러 개의 CPU 콜드 플레이트로 냉각제를 분배할 수 있으며, 펌프는 순환을 유지한다. 가열된 냉각제는 냉각 루프로 다시 돌아가기 전에 열 배출 장치 쪽으로 이동한다.

어떻게 적절한 CPU 콜드 플레이트를 선택하나요?

선택 시에는 CPU 패키지 크기, 소켓 및 장착 요구 사항, 열 부하, 냉각제 종류, 유량, 압력 강하, 작동 온도, 그리고 사용 가능한 공간을 고려해야 한다. 접점 품질과 밀봉 성능도 평가해야 한다. 다중 프로세서 시스템의 경우, 콜드 플레이트는 매니폴드 및 전체 액체 냉각 아키텍처와 호환되어야 한다.

고객 후기

앤드류 밀러

CPU 콜드 플레이트는 서버 액체 냉각 루프에 원활하게 통합되었다. 소형 설계 덕분에 냉각제 배관을 체계적으로 정리할 수 있었고, 고부하 프로세서에 대한 직접 냉각 솔루션도 제공하였다.

토마스 카터

우리는 여러 HPC 노드 전반에 걸쳐 CPU 콜드 플레이트를 설치하고 공유 매니폴드를 통해 연결하였다. 모듈식 구성 덕분에 엔지니어링 팀의 시스템 확장 및 정비가 보다 용이해졌다.

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칩 직접 냉각

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직접 CPU 열 관리

CPU 냉각용 콜드 플레이트는 프로세서에서 발생한 열을 직접 액체 회로로 전달하여 짧고 제어된 열 경로를 형성한다. 냉각제는 주 열 전달 표면 바로 아래에 배치된 내부 채널을 통과하며, 흡수된 열 에너지를 CPU에서 멀리 운반한다. 성능은 열 인터페이스 품질, 채널 구조, 냉각제 유량, 프로세서 부하 및 재료 특성 등 여러 요인에 따라 달라진다. 콜드 플레이트는 매니폴드, 펌프, 호스 및 열교환기와 결합되어 완전한 냉각 루프를 구성할 수 있다. 이 직접적인 아키텍처는 고성능 서버 및 컴퓨팅 시스템에서 특히 유용한데, 이러한 시스템에서는 프로세서가 지속적인 부하 하에 작동하며 제한된 장비 공간 내에서 집중된 열을 발생시킨다.

정밀 냉각 채널 설계

내부 냉각 채널은 CPU 콜드 플레이트의 열 전달 효율성과 냉각제 압력 요구 사항 조절에 영향을 미친다. 채널 치수, 유동 경로, 입구 및 출구 위치, 접촉 표면 기하 구조는 대상 프로세서와 작동 조건에 맞춰 설계될 수 있다. 냉각 시스템은 열 전달 성능과 허용 가능한 유동 저항 사이에서 균형을 이뤄야 하며, 이를 통해 펌프가 필요한 순환을 유지할 수 있어야 한다. 표면 평탄도와 장착 압력 역시 중요하다. 왜냐하면 콜드 플레이트와 열 인터페이스 사이의 일관된 접촉이 예측 가능한 열 전달을 지원하기 때문이다. CPU 열 부하, 냉각제 특성, 유량, 기계적 제약 조건을 종합적으로 고려함으로써 콜드 플레이트를 완전한 다이렉트 리퀴드 쿨링 아키텍처에 보다 효과적으로 통합할 수 있다.

확장 가능한 멀티-CPU 냉각

데이터 센터 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 플랫폼은 단일 서버 내 또는 밀집된 랙 간에 여러 프로세서를 사용할 수 있다. CPU 콜드 플레이트는 매니폴드를 통해 연결되어 여러 프로세서에 대한 체계적인 냉각제 공급 및 회수 경로를 구축할 수 있다. 냉각 분기 경로는 각 CPU의 열 부하 및 요구 유량에 따라 계획할 수 있으며, 공유 인프라는 펌프 및 열 배출 장비에 연결된다. 빠른 해제 커플링을 사용하면 서버 점검 또는 교체 시 편리한 인터페이스를 제공한다. 이 모듈식 아키텍처는 액체 냉각 용량이 컴퓨팅 인프라와 함께 확장될 수 있도록 한다. 또한 고전력 프로세서에는 액체 냉각을 적용하고, 저밀도 장비는 기존의 공기 냉각을 계속 사용하는 하이브리드 배치도 지원할 수 있다.

Ningbo GLGW Nova Materials Technology Co., Ltd.

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자주 묻는 질문

CPU 냉각용 콜드 플레이트란 무엇인가?

왜 CPU 서버에 콜드 플레이트를 사용하나요?

CPU 콜드 플레이트에 사용할 수 있는 재료는 무엇인가요?

CPU 콜드 플레이트는 냉각 시스템에 어떻게 연결되나요?

어떻게 적절한 CPU 콜드 플레이트를 선택하나요?

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