एनटीसी थर्मिस्टर्स का उपयोग करके एआई डेटा केंद्रों के तापमान की निगरानी करना

कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) की बढ़ती मांग और बिजली घनत्व में सुधार के साथ, डेटा केंद्रों को अभूतपूर्व थर्मल प्रबंधन चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है। ओवरहीटिंग को रोकने के साथ-साथ प्रदर्शन और दक्षता को अनुकूलित करने के लिए सटीक वास्तविक समय तापमान निगरानी की आवश्यकता होती है। ये पहचान समाधान सटीक, प्रतिक्रियाशील, मजबूत और उच्च-संवेदनशीलता वाले उपकरणों पर तेजी से बदलते थर्मल भार का सामना करने में सक्षम होने चाहिए।

यह लेख आधुनिक एआई डेटा सेंटर डिजाइनरों के सामने आने वाली थर्मल प्रबंधन चुनौतियों का पता लगाएगा, और एयर कंडीशनिंग, विसर्जन कूलिंग और थर्मल प्रबंधन समाधान सहित विभिन्न शीतलन प्रणालियों का विस्तृत विश्लेषण प्रदान करेगा। फिर, ईपीसीओएस (टीडीके) के नकारात्मक तापमान गुणांक (एनटीसी) थर्मिस्टर समाधान पेश करें और बताएं कि थर्मल प्रबंधन चुनौतियों का समाधान करने के लिए इन समाधानों का उपयोग कैसे करें।

एआई डेटा सेंटर नई थर्मल प्रबंधन चुनौतियां क्यों लाएंगे?
एआई हार्डवेयर जैसे ग्राफिक्स प्रोसेसिंग यूनिट (जीपीयू) और टेंसर प्रोसेसिंग यूनिट (टीपीयू) आमतौर पर पारंपरिक सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट (सीपीयू) की तुलना में बहुत अधिक बिजली की खपत करते हैं। इसलिए, एआई पर ध्यान केंद्रित करने वाले डेटा केंद्रों में अक्सर अपेक्षाकृत उच्च शक्ति घनत्व और केंद्रित हॉटस्पॉट होते हैं, जिससे पारंपरिक शीतलन विधियों का उपयोग करना मुश्किल हो जाता है।

इससे भी बदतर, एआई कार्यभार अक्सर बहुत भिन्न होता है, और सुदृढीकरण प्रशिक्षण या अनुमान संचालन के दौरान, थर्मल भार तेजी से बढ़ सकता है। यदि उचित थर्मल प्रबंधन नहीं किया जाता है, तो इन स्थितियों से प्रदर्शन में गिरावट, अनियोजित डाउनटाइम और हार्डवेयर त्वरण में गिरावट हो सकती है।

इन उभरती मांगों को पूरा करने के लिए, डेटा केंद्रों के लिए अधिक उन्नत शीतलन विधियों को अपनाने की आवश्यकता है। डायरेक्ट चिप कूलिंग एक सामान्य कूलिंग विधि है। यह तकनीक कूलिंग पाइप, कोल्ड प्लेट या हीट एक्सचेंजर्स को सीपीयू, जीपीयू और मेमोरी जैसे उच्च-शक्ति उपकरणों के साथ सीधे संरेखित करती है। इसके अलावा, विसर्जन शीतलन विधि को भी चुना जा सकता है, जिसमें पूरे सर्वर को गैर-प्रवाहकीय तरल में डुबोना शामिल है।

एयर कंडीशनिंग भी विभिन्न उन्नयनों से गुजर रही है। उदाहरण के लिए, इंटर रो कूलिंग इकाइयां और कैबिनेट में अंतर्निर्मित कूलिंग इकाइयां समग्र कंप्यूटर कक्ष एयर कंडीशनिंग सिस्टम के आधार पर जोन कूलिंग प्रदान कर सकती हैं, यानी स्थानीय ओवरहीटिंग समस्याओं पर वास्तविक समय में प्रतिक्रिया दे सकती हैं।

हालाँकि इन शीतलन प्रणालियों की विशिष्ट स्थितियाँ अलग-अलग होती हैं, लेकिन ये सभी व्यापक वितरण और तेज़ प्रतिक्रिया के साथ तापमान निगरानी की मांग को बढ़ा रही हैं। यह लेख एक उदाहरण के रूप में डायरेक्ट कनेक्टेड चिप कूलिंग सिस्टम को लेता है। तापमान मानकों को बनाए रखने को सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक लक्ष्य चिप को हीट सिंक सेंसर से लैस करने की आवश्यकता होती है। पाइपलाइन पर लगे सेंसरों के माध्यम से शीतलक के प्रवाह की निगरानी करना आवश्यक है, और सिस्टम के कुशल संचालन को सुनिश्चित करने के लिए शीतलक वितरण उपकरण और हीट एक्सचेंजर पर अन्य सेंसर स्थापित करने की आवश्यकता है।

डेटा सेंटर अनुप्रयोगों में एनटीसी थर्मिस्टर सेंसर के लाभ
एनटीसी थर्मिस्टर्स इन सभी आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं। जैसा कि नाम से पता चलता है, बढ़ते तापमान के साथ एनटीसी सेंसर का प्रतिरोध कम हो जाता है। एनटीसी थर्मिस्टर्स के लिए, यह एक सुरक्षात्मक धातु या एपॉक्सी राल आवरण में संलग्न एक छोटे थर्मोसेंसिटिव ऑक्साइड सिरेमिक तत्व के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।

चित्र 1 25 डिग्री सेल्सियस पर 2-5 k Ω के रेटेड प्रतिरोध वाले थर्मिस्टर के विशिष्ट तापमान प्रतिरोध वक्र को दर्शाता है। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, प्रतिरोध जितना बड़ा होगा, उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए थर्मिस्टर उतना ही अधिक उपयुक्त होगा क्योंकि प्रतिरोध में परिवर्तन को मापना आसान है।

विशिष्ट तापमान प्रतिरोध वक्र ग्राफ
चित्र 1: 25 डिग्री सेल्सियस पर 2 k Ω से 5 k Ω के रेटेड मान वाले थर्मिस्टर का विशिष्ट तापमान प्रतिरोध वक्र। (छवि स्रोत: EPCOS (TDK))

एनटीसी थर्मिस्टर्स एआई डेटा केंद्रों में जो फायदे लाते हैं उनमें शामिल हैं

उच्च परिशुद्धता और तेज़ प्रतिक्रिया: मामूली तापमान परिवर्तन के प्रति बेहद संवेदनशील, और छोटे तापीय द्रव्यमान के कारण, प्रतिक्रिया की गति तेज़ है। ये विशेषताएं एनटीसी थर्मिस्टर्स को एआई डेटा केंद्रों की तेजी से उतार-चढ़ाव वाली थर्मल मांगों को प्रभावी ढंग से पूरा करने में सक्षम बनाती हैं।
स्थायित्व और स्थिरता: मजबूत सामग्रियों से बना, इसमें उत्कृष्ट दीर्घकालिक विश्वसनीयता और समय के साथ न्यूनतम प्रतिरोध बहाव है। यह स्थिरता रखरखाव आवश्यकताओं को कम करती है और अप्रत्याशित डाउनटाइम के जोखिम को यथासंभव अधिकतम सीमा तक कम करती है।
कॉम्पैक्ट आकार और लचीला इंस्टॉलेशन: अपने छोटे आकार के साथ, इसे सीमित स्थान के साथ डिवाइस गहन डेटा सेंटर वातावरण में आसानी से एकीकृत किया जा सकता है। विभिन्न आकृतियों की विशेषता के साथ, यह कृत्रिम बुद्धिमत्ता डेटा केंद्रों में शीतलन प्रणालियों की विविध आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है।
ईपीसीओएस एनटीसी थर्मिस्टर श्रृंखला पूरी तरह से इन फायदों का प्रतीक है। इस उत्पाद श्रृंखला में रेडिएटर्स और पाइपलाइनों, जलमग्न शीतलन प्रणालियों और वायु प्रबंधन इकाइयों की निगरानी के समाधान शामिल हैं।

हीट सिंक पर स्थापित एनटीसी थर्मिस्टर्स का उपयोग करके उच्च-शक्ति घटकों की निगरानी करना
जीपीयू और टीपीयू जैसे उच्च शक्ति प्रोसेसर को प्रदर्शन बनाए रखने और ओवरहीटिंग को रोकने के लिए कठोर थर्मल मॉनिटरिंग की आवश्यकता होती है। B57703M0103G040 (चित्र 2) का उपयोग हीट सिंक पर सीधे स्थापना के लिए किया जाता है, जो इसे इस कार्य के लिए बहुत उपयुक्त बनाता है। यह स्क्रू फिक्स्ड सेंसर एक एनटीसी थर्मिस्टर को उभरे हुए रिंग कानों के साथ मेटल टैग हाउसिंग में समाहित करता है।

EPCOS B57703M0103G040 लूप टर्मिनल थर्मिस्टर
चित्र 2: B57703M0103G040 रिंग जंक्शन थर्मिस्टर उच्च-शक्ति प्रोसेसर हीट सिंक की सटीक तापमान निगरानी प्राप्त कर सकता है। (छवि स्रोत: ईपीसीओएस (टीडीके))

स्क्रू फिक्स्ड सेंसर का डिज़ाइन सुविधाजनक और महत्वपूर्ण दोनों है, जो हीट सिंक की सतह और लगातार संपर्क दबाव के साथ अच्छा थर्मल युग्मन सुनिश्चित करता है, जिससे थर्मल प्रतिरोध कम हो जाता है और लोड तेजी से बदलने पर माप सटीकता में सुधार होता है।

सेंसर ने +70 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 10000 घंटे का दीर्घकालिक स्थिरता परीक्षण पास कर लिया है और इसका उपयोग आमतौर पर एआई डेटा सेंटर वर्कलोड में पाए जाने वाले उच्च तापमान स्थितियों में किया जा सकता है। +25 डिग्री सेल्सियस पर सेंसर का रेटेड प्रतिरोध 10 k Ω है, जो उच्च ऑपरेटिंग तापमान को मापने और तापमान नियंत्रण प्रणाली के लिए सटीक प्रतिक्रिया के लिए एक विश्वसनीय आधार प्रदान करता है।