KR20230092822A - 시뮬레이션된 서버를 이용한 시험 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 2상 액체 침지 냉각 시스템에 유용한 시험 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 시스템은 액체 상의 유전 유체가 증발되게 하는 열 발생 컴퓨터 구성요소를 냉각시킨다. 이어서, 유전 증기는 액체 상으로 다시 응축되고 컴퓨터 구성요소를 냉각시키기 위해서 사용된다. 본 명세서의 시험 방법 및 장치를 사용하여, 더 효율적인 구성요소 및 시스템을 설계하고 시험할 수 있다. 더 구체적으로, 하나 이상의 가열 요소는 수동적이고 지능적이다. 이들은 2상 액체 침지 냉각의 부하 시험에 사용되는 서버의 전력 부하를 모방하는데 사용될 수 있어, 2상 액체 침지 냉각 유닛의 다양한 양태를 시험하는데 실제 서버가 요구되지 않는다.
Description
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2020년 2월 25일자로 출원된 미국 가출원 제62/981,098호의 이익을 향유하는 2020년 12월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/136,113호에 대한 우선권을 향유하고, 이 출원은 참조로 본 명세서에 원용된다. 본 출원은 또한 2019년 11월 11일자로 출원된 WO2020/102090호로서 공개된 PCT 출원과 관련되며, 이 출원은 본 명세서에 참조로 원용된다.
분야
본 출원은 2상 액체 침지 냉각(two phase liquid immersion cooling)을 위한 시험 방법 및 장치의 적용에 관한 것으로, 더 구체적으로는 시뮬레이션된 서버를 사용하여 2상 액체 침지 냉각에 유용한 증기 관리 시스템을 시험하기 위한 시험 및 장치에 관한 것이다.
2상 액체 침지 냉각 시스템 및 공정이, 예를 들어, 미국 특허 제10,477,726호에 설명되어 있고, 이는 본 명세서에 참조로 원용된다. 이러한 시스템 및 공정에서, 열 발생 컴퓨터 구성요소는 액체 상의 유전 유체가 증발되게 한다. 이어서, 유전 증기는 액체 상으로 다시 응축되고 컴퓨터 구성요소를 냉각시키기 위해서 사용된다. 이러한 시스템은 복잡하고, 예를 들어, 시스템 내의 과다한 열 및/또는 불순물로 인한 손상으로부터 고가의 컴퓨팅 구성요소를 적절히 보호하는데 있어서 효율적이고 효과적이도록 설계되어야 한다. 따라서, 시험 방법 및 시험 장치가 필요하며, 따라서 이는 설계를 최적화하고 및/또는 특정 설계가 필요에 따라 컴퓨팅 구성요소를 보호하기 위해 수행되는 것을 보장할 수 있다.
유리하게는, 본 출원은 전술된 요구 이상을 충족시킨다. 일 실시예에서, 본 출원은 2상 액체 침지 냉각 구성요소를 시험하기 위한 열 블레이드 조립체(heat blade assembly)에 관한 것이다. 조립체는 섀시; 섀시에 동작가능하게 연결된 열 운반 재료; 회로를 통해 열 운반 재료에 전류를 분배하도록 구성된 하나 이상의 배선 말단 블록; 와이어 말단 블록과 열 운반 재료 사이의 하나 이상의 퓨즈; 동작 전류에 관한 데이터를 획득하도록 구성된 전류 변환기; 및 다중 유닛 시험 관리 시스템에 의해 조립체의 제어를 허용하도록 구성된 고체 상태 릴레이를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 출원은 열 블레이드 조립체를 채용하는 다양한 시험 방법에 관한 것이다.
도 1은 예시적인 열 블레이드를 도시한다.
도 2는 예시적인 섀시를 도시한다.
도 3은 코일 권선 기판 주위에 감기거나 그에 부착된 열 운반 재료를 도시한다.
도 4는 예시적인 배선 말단 블록을 도시한다.
도 5는 예시적인 열 블레이드를 위한 다수의 퓨즈 홀더 및 퓨즈를 도시한다.
도 6은 예시적인 전류 변환기를 도시한다.
도 2는 예시적인 섀시를 도시한다.
도 3은 코일 권선 기판 주위에 감기거나 그에 부착된 열 운반 재료를 도시한다.
도 4는 예시적인 배선 말단 블록을 도시한다.
도 5는 예시적인 열 블레이드를 위한 다수의 퓨즈 홀더 및 퓨즈를 도시한다.
도 6은 예시적인 전류 변환기를 도시한다.
시험 장치 특성 및 능력
2상 액체 침지 냉각 플랫폼의 시험은 다양한 정도의 정교함 및 능력을 갖는 장치를 채용하거나 필요로 할 수 있다. 시험 목표에 따라, 장치는 본 명세서에서 설명되는 다음의 특성 또는 능력 중 하나 이상을 채용하거나 필요로 할 수 있다.
예측가능한 양의 열의 발생
2상 액체 침지 플랫폼 내에서 다양한 증기 관리 시스템을 효과적으로 시험하기 위해서는, 적절한 양의 열을 생성할 수 있는 시험 장치의 사용이 필요할 수 있다. 전형적으로, 이러한 장치는 비슷한 크기의 생산 구성요소가 소비할 열의 양과 대략 동일한 양의 열을 발생시킬 수 있다.
장치가 시험되는 유체(들)와 전도되는 방식으로 장치 전체를 통해 열을 소산
2상 액체 침지 냉각 플랫폼 내에서 사용되는 침지 유체(들)는 이들의 열 전달 능력에 관하여 다양한 특성을 가질 수 있다. 이를 위해, 시험 장치는 그러한 열 전달 능력과 일치하는 방식으로 그 열 발생 표면 전체를 통해 열을 발생시키도록 설계되어야 한다. 장치에 의해 발생되는 열이 유체(들)의 능력을 초과하지 않는 것을 보장하도록 주의를 기울여야 한다.
시스템 및 연계된 하드웨어의 능력에 기초하여 적절한 양의 전력을 소비
2상 액체 침지 냉각 플랫폼에 의해 채용되는 유체(들)의 열 전달 능력에 추가하여, 시험 장치의 설계는 또한 시험 장치에 전력을 전달하고 그로부터 발생된 열을 배출하는 것에 수반되는 다른 구성요소의 전류 운반 용량 및 일반적인 전력 한계를 고려해야 한다. 시험 장치의 전력 소비가 전력 전달 한계를 초과하지 않고 발생된 열이 2상 액체 침지 냉각 플랫폼의 열 배출 능력을 초과하지 않는 것을 보장하도록 주의를 기울여야 한다.
다양한 정도의 열을 발생시키기 위해 다중 유닛 시험 관리 시스템의 일부로서 제어 및 동작될 수 있는 능력을 제공
2상 액체 침지 냉각 시스템 내에서 사용되는 각각의 시험 장치는 중앙집중식 다중 유닛 시험 관리 시스템을 통해 제어되는 능력을 포함해야 한다. 이 시스템은 시험 공정 내에서 사용되는 각각의 개별 시험 장치를 활성화 및 비활성화하는 능력을 가질 것이다.
시험 관리 시스템에, 현재 동작 전력 부하를 포함하는, 장치의 동작 조건에 대한 능력을 제공
2상 액체 침지 냉각 시스템 내에서 사용되는 각각의 시험 장치는 그 현재 전력 소비에 관한 데이터를 다중 유닛 시험 관리 시스템에 제공하는 능력을 포함해야 한다. 이 데이터는, 시험 목적을 달성하기 위해, 시험 장치의 적절한 동작을 검증하는 것과 충분한 양의 전력이 소비되고 열이 발생되는지를 검증하는 것 둘 모두에서 매우 중요하다.
플랫폼의 기존의 래킹(racking) 및 구성요소 관리 서브시스템과 양립가능한 폼 팩터에서 그리고 그러한 적절한 전력, 로봇 및 기계 인터페이스를 갖도록 설계
2상 액체 침지 냉각 시스템 내에서 사용되는 시험 장치는 시스템 내의 전력, 로봇, 및 기계 인터페이스와 상호작용하기에 충분한 방식으로 설계되어야 한다. 이는 시스템 내에서 사용될 다른 구성요소와 유사하거나 동일한 크기로 설계되고, 다른 시스템 구성요소에 의해 사용되는 것과 동일한 로봇 인터페이스 기구를 갖고, 동일한 가이드 레일을 사용하며, 동일한 전력 및 접지 인터페이스를 갖는 것을 포함한다.
안전한 동작을 보장하기 위한 충분한 장비 및 생명 안전 기구를 제공
각각의 시험 장치는 작업자 안전 및 장비 안전을 보장하기에 충분한 방식으로 설계되어야 한다. 이들 기구는 모든 장치가 숙련공 유사 방식으로 조립되는 것을 보장하는 것을 포함하고, 적절한 말단 및 연결 피팅을 채용하고, 적절한 품질 검사 및 평가의 증거를 입증하고, 적절한 접지 인터페이스를 가지며, 적절히 크기설정되고 구체화된 융단 또는 차단 기구를 포함한다.
열 블레이드 조립체 및 구성요소
도 1은 열 블레이드로 지칭될 수 있는 대표적인 완전한 조립체를 도시한다. 도면에 도시되는 열 블레이드는 다수의 구성요소로 구성된다. 우선, 이는 장치가 사용될 2상 액체 침지 냉각 시스템 내에서 장치를 사용하는 것을 허용하기 위해 적절한 기계적 및 전기적 인터페이스를 갖도록 설계되는 적절한 케이스 또는 섀시를 갖는다. 예시적인 섀시가 도 2에 도시되어 있다.
열 블레이드는 또한 케이스 또는 섀시에의 부착을 허용하고 열 운반 재료를 지지하기에 충분한 기계적 인터페이스를 포함하는 다수의 코일 권선 기판을 포함한다. 열 운반 재료는 시험을 위해 충분한 열을 전도하는 임의의 재료일 수 있다. 일반적으로, 충분한 정도의 열을 발생시키는 적절한 전자 회로 내에서 충분한 저항을 갖는 임의의 와이어 또는 다른 재료가 채용될 수 있다. 일부 실시예에서, 열 운반 재료가 발생되는 열의 양에 대한 충분한 표면적의 비율을 가지면 유리할 수 있다. 이러한 방식으로, 발생된 열은 열 운반 재료의 표면의 너무 많은 부분(또는 임의의 부분)을 과도하게 건조시키지 않으면서 침지 냉각 유체 내에서 효과적으로 소산될 수 있다. 예시적인 열 운반 재료는, 예를 들어, 니켈 크롬 와이어이다.
니켈 크롬 와이어 및/또는 다른 적절한 열 운반 재료가 열을 발생시키고 시험을 수행하기 위해 임의의 적절한 구성으로 제공될 수 있다. 예시적인 구성은, 도 3에 도시되는 바와 같이, 적절한 열 운반 재료가 코일 권선 기판 주위에 감기거나 다른 방식으로 부착되는 구성일 수 있다. 다른 적절한 구성은 시험을 방해하거나 장비를 과도하게 손상시키는 단락 또는 아킹(arcing)을 방지하면서 효과적인 열 분포를 제공하는 구성을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 도 3에 도시되는 코일 권선 기판과 동일한 방향으로 연장되며 충분한 열 발생 능력의 금속 또는 다른 물질로 구성된 수평 바아가 적절한 대안일 수 있다. 이러한 경우, 도 3의 코일 권선 기판에 추가되는 또는 그를 대신하는 수평 바아는 비전도성 스탠드오프(standoff)와 같은 적절한 부착부를 사용하여 히터 블레이드에 부착될 수 있다.
도 1의 열 블레이드는 또한 전형적으로 다수의 배선 말단 블록을 포함한다. 블록은 열 운반 재료의 코일을 통과하는 회로에 걸친 전류의 연결 및 분배를 용이하게 한다. 예시적인 배선 말단 블록이 도 4에 도시되어 있다.
도 1의 열 블레이드는 또한 전형적으로 도 5에 도시되는 바와 같은 다수의 퓨즈 홀더 및 퓨즈를 포함한다. 이들은 전형적으로 배선 말단 블록과 열 운반 재료의 코일 사이에서 와이어 내에 일렬로 배치된다.
도 1의 열 블레이드는 또한 전류 운반 회로의 일측이 통과하는 전류 변환기를 포함할 수 있다. 이는 다중 유닛 시험 관리 시스템에 의한 디바이스의 동작 전류에 관한 데이터의 취득을 용이하게 한다. 예시적인 전류 변환기가 도 6에 도시된다.
도 1의 열 블레이드는 또한 고체 상태 릴레이(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 고체 상태 릴레이는 릴레이의 일측이 검사 장치 전력 입력 연결부에 배선되고 회로의 나머지 부분이 검사 장치 내의 출력측에 배선될 수 있다. 이는 다중 유닛 시험 관리 시스템에 의한 장치의 제어를 용이하게 한다.
시험 방법론
2상 액체 침지 냉각 시스템의 시험은 유닛의 적절한 설계, 구성 및 동작을 보장하기 위해 하나 이상의 시험을 채용할 수 있다.
밀봉 시험
밀봉 시험 공정의 일반적인 목적은 2상 액체 침지 냉각 시스템 내에서 열을 발생시키고 시스템이 적절하게 밀봉되는 것을 검증하기 위해 시험 장치를 채용하는 것이다. 전형적으로, 유닛은 그 정상 유체 레벨로 충전되고, 시험 장치로 채워지며, 표준 동작을 위한 준비가 된다. 시험 장치는 통전되고, 열이 생성되며, 증기가 발생된다. 장치는 유닛이 완전 정상 상태 조건에 있을 때까지 그리고 시험 공정의 나머지 부분 전체를 통해 계속 동작한다. 예를 들어, 통합되고 처리된 할로겐계 냉매 누설 검출기를 포함하는 다수의 누설 검출 기구가 밀봉이 적절하게 작동하고 있음을 확인하기 위해 사용된다.
순환 및 여과 시험
순환 및 여과 시험 공정의 일반적인 목적은 2상 액체 침지 냉각 시스템 내의 순환 및 여과 시스템이 적절하게 동작하는 것을 보장하는 것이다. 유닛은 그 정상 유체 레벨로 충전되고, 시험 장치로 채워지고, 표준 동작을 위해 준비된다. 시험 장치는 통전되고, 열이 생성되며, 증기가 발생된다. 장치는 유닛이 완전 정상 상태 조건에 있을 때까지 그리고 시험 공정의 나머지 부분 전체를 통해 계속 동작한다. 순환 및 여과 시스템이 활성화된다. 시스템은, 예를 들어, 2상 액체 침지 냉각 시스템 전체를 통해 순환되는 유체의 시각적 검증을 통해 그리고 존재하는 경우 순환 시스템 내에 설치되는 차압 센서에 의해 생성된 데이터를 분석하고 검증함으로써 적절하게 작동하는 것이 확인된다.
증기 관리 시스템 시험
증기 관리 시험 공정의 일반적인 목적은 증기 관리 시스템에 의해 채용되는 벨로우즈 및 증기 회수 시스템이 적절하게 작동되는 것을 보장하는 것이다. 유닛은 그 정상 유체 레벨로 충전되고, 시험 장치로 채워지고, 표준 동작을 위해 준비된다. 시험 장치는 통전되고, 열이 생성되며, 증기가 발생된다. 장치는 유닛이 완전 정상 상태 조건에 있을 때까지 그리고 시험 공정의 나머지 부분 전체를 통해 계속 동작한다. 증기 관리 시스템이 활성화된다. 벨로우즈는 예상된 바와 같이 팽창하는지를 시각적으로 검증함으로써 벨로우즈가 적절하게 동작되는 것이 확인된다. 증기 관리 시스템 내의 증기 흡수 공정은, 벨로우즈가 수축되고 그 내부의 증기가 흡수되었는지를 검증함으로써 정확하게 동작되는 것이 확인된다. 증기 관리 시스템 내의 증기 탈리 공정은, 재-액화된 증기가 유닛의 하단부를 향해서 유동함에 따라 증기 관리 유닛 내의 온도가 감소되는 것을 검증함으로써 정확하게 동작되는 것이 확인된다.
사양
시스템 사양은 채용되는 전력, 재료, 열 발생 범위, 온도 등에 따라 변화될 수 있다. 일반적으로, 시험 시스템 내의 부하는 문제의 시스템의 일상적인 동작에서 경험될 수 있는 것과 전기적으로 및/또는 열적으로 유사해야 한다. 전형적으로, 목표 온도는 시스템 내의 유체에 의해 구동될 수 있다. 이러한 온도는 다양하지만, 예를 들어 50 내지 60℃일 수 있다. 유사하게, 블레이드의 목표 전력 밀도는 채용되는 전력 레벨, 예를 들어 6000 와트와 관련될 수 있다.
Claims (16)
- 2상 액체 침지 냉각 구성요소를 시험하기 위한 열 블레이드 조립체이며,
섀시;
섀시에 동작가능하게 연결되는 열 운반 재료;
회로를 통해 열 운반 재료에 전류를 분배하도록 구성되는 하나 이상의 배선 말단 블록;
와이어 말단 블록과 열 운반 재료 사이의 하나 이상의 퓨즈;
동작 전류에 관한 데이터를 획득하도록 구성되는 전류 변환기; 및
다중 유닛 시험 관리 시스템에 의한 조립체의 제어를 허용하도록 구성되는 고체 상태 릴레이를 포함하는 열 블레이드 조립체. - 제1항에 있어서,
열 운반 재료는 와이어인 열 블레이드 조립체. - 제1항에 있어서,
열 운반 재료는 니켈 크롬 와이어인 열 블레이드 조립체. - 제1항에 있어서,
열 블레이드 조립체는 코일 권선 기판을 더 포함하는 열 블레이드 조립체. - 제1항에 있어서,
열 블레이드 조립체는 코일 권선 기판을 더 포함하며, 열 운반 재료는 코일 권선 기판 주위에 권선되는 열 블레이드 조립체. - 제1항에 있어서,
열 블레이드 조립체는 코일 권선 기판을 더 포함하고, 열 운반 재료는 코일 권선 기판 주위에 권선되며, 열 운반 재료는 니켈 크롬 와이어인 열 블레이드 조립체. - 제1항에 있어서,
열 블레이드 조립체는 블레이드 서버가 없을 때 블레이드 서버에 필적하는 열을 발생시키도록 구성되는 열 블레이드 조립체. - 2상 액체 침지 냉각 구성요소를 시험하기 위한 열 블레이드 조립체이며,
섀시;
섀시에 동작가능하게 연결되는 열 운반 재료로서, 열 운반 재료는 니켈 크롬 와이어를 포함하는, 열 운반 재료;
회로를 통해 열 운반 재료에 전류를 분배하도록 구성되는 하나 이상의 배선 말단 블록;
와이어 말단 블록과 열 운반 재료 사이의 하나 이상의 퓨즈;
동작 전류에 관한 데이터를 획득하도록 구성되는 전류 변환기;
다중 유닛 테스트 관리 시스템에 의한 조립체의 제어를 허용하도록 구성되는 고체 상태 릴레이; 및
코일 권선 기판을 포함하며;
가열 니켈 크롬 와이어(nickel chromium wire heat)는 코일 권선 기판 주위에 권선되는 열 블레이드 조립체. - 제8항에 있어서,
열 블레이드 조립체는 블레이드 서버가 없을 때 블레이드 서버에 필적하는 열을 발생시키도록 구성되는 열 블레이드 조립체. - 제8항에 있어서,
열 블레이드 조립체는 약 50℃ 내지 약 60℃로 가열되도록 구성되는 열 블레이드 조립체. - 서버 블레이드를 냉각시키기 위한 2상 액체 침지 냉각 탱크를 시험하는 공정이며, 공정은,
서버 블레이드가 없을 때 서버 블레이드에 필적하는 열을 발생시키도록 구성되는 열 블레이드 조립체로 서버 블레이드를 교체하는 단계;
2상 액체 침지 냉각 탱크를 유전 유체로 충전하는 단계;
2상 액체 침지 냉각 탱크를 정상 상태 조건에서 동작시키는 단계; 및
2상 액체 침지 냉각 탱크 외부의 검출기로 누설을 검출하는 단계를 포함하는 공정. - 제11항에 있어서,
서버 블레이드가 없을 때 서버 블레이드에 필적하는 열을 발생시키도록 구성되는 열 블레이드 조립체는,
섀시;
섀시에 동작가능하게 연결되는 열 운반 재료;
회로를 통해 열 운반 재료에 전류를 분배하도록 구성되는 하나 이상의 배선 말단 블록;
와이어 말단 블록과 열 운반 재료 사이의 하나 이상의 퓨즈;
동작 전류에 관한 데이터를 획득하도록 구성되는 전류 변환기; 및
다중 유닛 시험 관리 시스템에 의한 조립체의 제어를 허용하도록 구성된 고체 상태 릴레이를 포함하는 공정. - 제11항에 있어서,
2상 액체 침지 냉각 탱크 내에 위치된 하나 이상의 차압 센서로부터의 데이터를 분석하는 단계를 더 포함하는 공정. - 제11항에 있어서,
2상 액체 침지 냉각 탱크 내에 위치된 하나 이상의 온도 센서로부터의 데이터를 분석하는 단계를 더 포함하는 공정. - 제11항에 있어서,
서버 블레이드가 없을 때 서버 블레이드에 필적하는 열을 발생시키도록 구성되는 열 블레이드 조립체는,
섀시;
섀시에 동작가능하게 연결되는 열 운반 재료로서, 열 운반 재료는 니켈 크롬 와이어를 포함하는, 열 운반 재료;
회로를 통해 열 운반 재료에 전류를 분배하도록 구성되는 하나 이상의 배선 말단 블록;
와이어 말단 블록과 열 운반 재료 사이의 하나 이상의 퓨즈;
동작 전류에 관한 데이터를 획득하도록 구성되는 전류 변환기;
다중 유닛 테스트 관리 시스템에 의한 조립체의 제어를 허용하도록 구성되는 고체 상태 릴레이; 및
코일 권선 기판을 포함하며;
가열 니켈 크롬 와이어는 코일 권선 기판 주위에 권선되는 공정. - 제15항에 있어서,
열 블레이드 조립체는 약 50℃ 내지 약 60℃로 가열되도록 구성되는 공정.
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