Thermische Verlustleistung

Die thermische Verlustleistung (Thermal Design Power, TDP), auch als Thermal Design Point bezeichnet, ist die theoretische maximale Wärmemenge, die eine CPU oder GPU erzeugt und die ihr Kühlsystem abführen können muss. Sie wird üblicherweise in Watt (W) oder Kilowatt (kW) angegeben. Dabei handelt es sich jedoch nicht um den tatsächlichen Stromverbrauch des Prozessors, sondern um eine Obergrenze für die Leistungsaufnahme, die nicht überschritten werden sollte, wenn eine Überhitzung vermieden werden soll. Die meisten Prozessoren können so konfiguriert werden, dass sie mehr Leistung als ihre vorgesehene TDP aufnehmen – Overclocking-Enthusiasten machen sich dies häufig zunutze. Eine Prozessor-Drosselung, auch als automatisches Underclocking bezeichnet, kann jedoch einsetzen, um sicherzustellen, dass die Leistungsaufnahme die TDP nicht überschreitet.

In einem stabilen Serverraum oder Rechenzentrum auf Enterprise-Niveau entspricht die TDP ungefähr der Leistungsaufnahme der IT-Ausrüstung, da die Server in der Regel mit maximaler oder nahezu maximaler Auslastung betrieben werden. Die Optimierung des Wärmemanagements zur Unterstützung einer höheren TDP ist im Zeitalter des High-Performance Computing (HPC) zunehmend von Interesse, da IT-Experten versuchen, ihren Prozessoren mehr Rechenleistung zu entlocken.

Da die TDP die theoretische Obergrenze für die Wärmeentwicklung – und damit auch für den theoretischen Stromverbrauch – eines Computersystems darstellt, kann eine höhere TDP als Hinweis auf eine höhere Rechenleistung und eine bessere Prozessorleistung verstanden werden. Die dadurch entstehende größere Wärmemenge muss wirksam abgeführt werden, um eine höhere TDP zu unterstützen. Dies lässt sich in einem luftgekühlten Rechenzentrum durch eine Absenkung der Umgebungstemperatur (auch Basistemperatur oder „Sollwert“ genannt) oder durch den Einsatz innovativerer Kühllösungen für Rechenzentren wie Flüssigkeitskühlung oder Immersionskühlung erreichen.

GIGABYTE Technology verfügt über umfassende Erfahrung in der Serverkühlung und bietet Serverlösungen, die für alle gängigen Kühlverfahren optimiert sind – einschließlich Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung sowie ein- und zweiphasiger Immersionskühlung. Eine effiziente Kühlung schützt Server davor, ihre vorgesehene thermische Verlustleistung (TDP) zu überschreiten, und führt dadurch zu höherer Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Bei Flüssigkeits- oder Immersionskühlung kann aufgrund der hervorragenden Kühlleistung dieser Verfahren sogar eine höhere Umgebungstemperatur zulässig sein. Dies senkt nicht nur den Energieverbrauch und verbessert die CO₂-Bilanz, sondern kann auch zu einer höheren Chip-Leistung führen.

Luftgekühlte Server: Die luftgekühlten Server von GIGABYTE verfügen über ein proprietäres, auf einen optimierten Luftstrom ausgelegtes Hardwaredesign. Dabei wird die Luftstromrichtung im Gehäuse mithilfe von Simulationssoftware analysiert und anschließend zur Optimierung der Belüftung fein abgestimmt. Leistungsstarke Lüfter, hocheffiziente Kühlkörper und spezielle Luftkanäle oder Luftleitbleche verbessern den Luftstrom zusätzlich. Weitere innovative und einzigartige Anpassungen, die je nach Produktlinie variieren können, ermöglichen es GIGABYTE, bei der thermischen Verwaltung branchenführend zu sein und höhere TDP-Werte zu unterstützen. Dadurch lässt sich die Rechenleistung der Prozessoren vollständig ausschöpfen.

Flüssigkeitsgekühlte Server: Die Flüssigkeitskühlung, auch als Direct Liquid Cooling (DLC) oder Direct-to-Chip (D2C) bezeichnet, verwendet abgedichtete, mit Kühlmittel gefüllte Leitungen, sogenannte Kühlkreisläufe, um Wärme abzuführen. GIGABYTE arbeitet mit einem führenden Anbieter von Kühllösungen zusammen, um werkseitig installierte, flüssigkeitsgekühlte Server für Umgebungen mit hoher Packungsdichte bereitzustellen. So hat GIGABYTE beispielsweise einen flüssigkeitsgekühlten HPC-Cluster im Rechenzentrum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) implementiert. Dadurch kann das DLR in den Bereichen Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr von einer herausragenden Rechenleistung profitieren, ohne die CO₂-Bilanz zu verschlechtern.

Einphasige Immersionskühlung: Die Immersionskühlung gilt als fortschrittlichste Form der Rechenzentrumskühlung. Bei der einphasigen Variante werden die Server in ein Bad aus dielektrischem, nicht leitendem Kühlmittel getaucht. Anschließend wird das erwärmte Kühlmittel zu einer Coolant Distribution Unit (CDU) geleitet, um die Wärme abzuführen. Dadurch sinken nicht nur der Energieverbrauch und die CO₂-Bilanz des Rechenzentrums; auch eine höhere Umgebungstemperatur und ein höherer TDP-Wert werden möglich, wodurch sich mehr Rechenleistung freisetzen lässt. GIGABYTE hat für den japanischen Telekommunikationskonzern KDDI eine einphasige Immersionskühlungslösung bereitgestellt.

Zweiphasige Immersionskühlung: Bei der zweiphasigen Variante durchläuft das Kühlmittel in einem geschlossenen Tank wiederholt einen Verdampfungs- und Kondensationszyklus. Dabei wird die Wärmeenergie vom Server auf das flüssige Kühlmittel und anschließend auf die aufsteigenden Dämpfe übertragen, die am oberen Ende des Tanks im Kondensator abgekühlt werden. GIGABYTE hat für den weltweit führenden Halbleiter-Auftragsfertiger mit fortschrittlicher Prozesstechnologie eine „zweiphasige Immersionskühlungslösung“ entwickelt. Damit konnte der Branchenführer einen PUE-Wert von unter 1,08 und eine Steigerung der Chip-Leistung um mehr als 10 % erreichen.