Thermische Verlustleistung

Die Thermal Design Power (TDP), auch als Thermal Design Point bezeichnet, ist definiert als 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. Die TDP entspricht jedoch nicht der tatsächlichen elektrischen Leistungsaufnahme des Prozessors, sondern vielmehr einer Obergrenze für die Leistungsaufnahme, die nicht überschritten werden sollte, wenn eine Überhitzung vermieden werden soll. Die meisten Prozessoren können mehr Leistung aufnehmen als ihre vorgesehene TDP – insbesondere beim Übertakten wird dies häufig praktiziert. In diesem Fall kann jedoch eine Drosselung des Prozessors, auch als automatisches Heruntertakten bezeichnet, einsetzen, um sicherzustellen, dass die Leistungsaufnahme die TDP nicht überschreitet.

In einem stabilen Serverraum oder Rechenzentrum auf Enterprise-Niveau entspricht die TDP in etwa der Leistungsaufnahme der IT-Systeme, da die Server üblicherweise 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) zu einem wichtigen Forschungs- und Entwicklungsbereich geworden, da IT-Experten versuchen, ihren Prozessoren mehr Rechenleistung zu entlocken.

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

GIGABYTE Technology verfügt über umfassende Erfahrung im Bereich der Serverkühlung und bietet Serverlösungen, die für alle gängigen Kühlverfahren optimiert sind, darunter Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung sowie ein- und zweiphasige Immersionskühlung. Eine effiziente Kühlung schützt Server davor, ihre vorgesehene TDP zu überschreiten, und sorgt dadurch für höhere Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Bei Flüssigkeits- oder Immersionskühlung kann aufgrund der hervorragenden Kühlleistung dieser Verfahren sogar eine höhere Umgebungstemperatur zulässig sein. Das senkt nicht nur den Energieverbrauch und verbessert die CO₂-Bilanz, sondern kann auch die Chip-Leistung steigern.

Luftgekühlte Server: Die luftgekühlten Server von GIGABYTE verfügen über ein proprietäres, auf einen effizienten Luftstrom ausgelegtes Hardwaredesign. Dabei wird die Luftstromrichtung innerhalb des Gehäuses mithilfe von Simulationssoftware analysiert und anschließend zur Optimierung der Belüftung präzise abgestimmt. Leistungsstarke Lüfter, hocheffiziente Kühlkörper sowie spezielle Luftkanäle oder Luftführungen verbessern den Luftstrom zusätzlich. Weitere kreative und einzigartige Anpassungen, die je nach Produktlinie variieren können, ermöglichen es GIGABYTE, bei der Wärmemanagement-Technologie branchenführend zu sein und höhere TDPs zu unterstützen. Dadurch lässt sich die Rechenleistung der Prozessoren vollständig ausschöpfen.

Flüssigkeitsgekühlte Server: Bei der Flüssigkeitskühlung, auch als direkte Flüssigkeitskühlung (DLC, Direct Liquid Cooling) oder Direct-to-Chip-Kühlung (D2C) bezeichnet, wird die Wärme mithilfe geschlossener, mit Kühlmittel gefüllter Leitungen, sogenannter Kühlkreisläufe, abgeführt. GIGABYTE arbeitet mit einem führenden Anbieter von Kühllösungen zusammen, um werkseitig installierte, flüssigkeitsgekühlte Server für hohe Leistungsdichten 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 eine hervorragende Rechenleistung nutzen, 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 leitfähigem Kühlmittel eingetaucht. Anschließend wird das erwärmte Kühlmittel zu einer Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) geleitet, um die Wärme abzuführen. Dadurch sinken nicht nur der Energieverbrauch und die CO₂-Bilanz des Rechenzentrums; zudem können eine höhere Umgebungstemperatur und eine höhere TDP ermöglicht werden, wodurch mehr Rechenleistung verfügbar wird. GIGABYTE hat eine einphasige Immersionskühllösung für den japanischen Telekommunikationskonzern KDDI 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 im Kondensator an der Oberseite des Tanks abgekühlt werden. GIGABYTE hat eine „zweiphasige Immersionskühllösung“ für den führenden Hersteller von integrierten Schaltkreisen entwickelt, der weltweit eine Spitzenposition bei fortschrittlichen Prozesstechnologien einnimmt. Damit konnte der Branchenführer einen PUE-Wert von unter 1,08 und eine Steigerung der Chip-Leistung um mehr als 10 % erreichen.