GMORS

Setiap kali kita melakukan streaming video, menyimpan foto ke cloud, berbelanja online, atau mengirim pesan, data center sedang bekerja di balik layar. Fasilitas-fasilitas ini menampung ribuan server yang memproses dan menyimpan informasi digital yang digunakan oleh individu dan bisnis di seluruh dunia.

Semua server ini menghasilkan panas saat beroperasi. Secara tradisional, data center telah mengandalkan sistem pendingin udara untuk membuang panas ini dan menjaga peralatan tetap berjalan dengan aman.

Namun, seiring dengan terus berkembangnya layanan digital ini, data center harus menangani kapasitas komputasi yang semakin besar. Tren ini semakin dipercepat dengan munculnya aplikasi AI dan large language models, yang membutuhkan kapasitas pemersesan yang jauh lebih besar daripada beban kerja tradisional pada umumnya.

Untuk menghasilkan performa ini, server dilengkapi dengan prosesor yang lebih kuat. Chip ini mengonsumsi listrik dalam jumlah besar, dan sebagian besar energi tersebut dilepaskan sebagai panas selama operasi berlangsung.

Selain itu, operator data center sering kali memasang lebih banyak kapasitas komputasi di dalam rak server yang sama untuk memanfaatkan ruang yang tersedia dengan lebih baik. Akibatnya, lebih banyak panas yang dihasilkan di area yang lebih kecil, sehingga semakin sulit bagi pendingin udara saja untuk membuang panas tersebut secara efektif.

Inilah mengapa cairan pendingin di data center menjadi solusi yang semakin penting. Namun, apa itu cairan pendingin di data center, dan bagaimana cara kerjanya? Mari kita mulai dari dasar-dasarnya.

Apa Itu Cairan pendingin di Data Center?

Cairan pendingin di data center adalah metode membuang panas dari server dengan menggunakan cairan yang disirkulasikan, alih-alih hanya mengandalkan udara.

Saat cairan mengalir melalui sistem pendingin, cairan tersebut menyerap panas dari server dan membawa panas tersebut pergi. Cairan yang telah menjadi hangat kemudian didinginkan dan disirkulasikan kembali untuk mengulangi proses tersebut.

Dibandingkan dengan udara, cairan dapat membawa lebih banyak panas. Hal ini memungkinkan data center untuk menggunakan prosesor yang lebih cepat dan berkinerja lebih tinggi, serta memasang lebih banyak server di dalam rak yang sama.

Dengan kata lain, cairan pendingin membantu data center mendukung kapasitas komputasi yang lebih besar di dalam ruang fisik yang sama.

Oleh karena itu, cairan pendingin menjadi semakin umum di lingkungan dengan permintaan komputasi yang intensif, termasuk hyperscale data center, klaster pelatihan AI, fasilitas high-performance computing (HPC), dan lingkungan edge computing.

Pada bagian berikutnya, kita akan melihat bagaimana cara kerja cairan pendingin di data center dan arsitektur pendinginan utama yang digunakan saat ini.

Bagaimana Cara Kerja Cairan pendingin di Data Center?

Sistem cairan pendingin yang digunakan di data center secara garis besar dapat dibagi menjadi dua pendekatan utama: Direct Liquid Cooling (DLC) dan Immersion Cooling. Kedua metode ini membuang panas secara lebih efisien daripada pendingin udara, tetapi keduanya berbeda dalam hal bagaimana coolant berinteraksi dengan peralatan server.

・Direct Liquid Cooling (DLC)

Pada Direct Liquid Cooling, coolant dipompa melalui tabung ke cold plate yang dipasang langsung pada komponen berpanas tinggi seperti CPU, GPU, dan akselerator AI. Setiap cold plate memiliki saluran internal yang dilewati oleh aliran coolant. Saat coolant melewati saluran ini, cairan tersebut menyerap panas dari prosesor. Coolant yang telah hangat kemudian dibawa ke heat exchanger, di mana panasnya dibuang sebelum coolant disirkulasikan kembali ke dalam sistem.

Direct Liquid Cooling dapat dibagi menjadi dua jenis:

Single-Phase DLC

Pada single-phase DLC, coolant tetap berbentuk cairan di sepanjang seluruh siklus pendinginan. Cairan ini menyerap panas dari cold plate, mengalir ke heat exchanger, lalu didinginkan dan disirkulasikan kembali.

Two-Phase DLC

Pada two-phase DLC, coolant menguap sebagian saat menyerap panas dari prosesor. Uap tersebut kemudian dikondensasikan kembali menjadi cairan dan dikembalikan ke dalam sistem. Perubahan fase ini memungkinkan pembuangan panas dalam jumlah besar secara sangat efisien.

・Immersion Cooling

Pada Immersion Cooling, seluruh server ditempatkan di dalam tangki yang diisi dengan cairan dielektrik khusus. Cairan dielektrik bersifat tidak menghantarkan listrik, yang berarti cairan ini dapat bersentuhan langsung dengan komponen elektronik tanpa menyebabkan korsleting. Saat cairan mengelilingi server, cairan tersebut menyerap panas dari semua komponen, bukan hanya dari chip pilihan saja.

Immersion cooling juga dapat dibagi menjadi dua jenis:

Single-Phase Immersion

Pada single-phase immersion cooling, cairan dielektrik tetap berbentuk cairan. Cairan yang telah hangat disirkulasikan melalui heat exchanger, didinginkan, dan kemudian dikembalikan ke tangki immersion.

Two-Phase Immersion

Pada two-phase immersion cooling, cairan dielektrik diformulasikan untuk mendidih pada suhu yang relatif rendah. Ketika menyerap panas dari komponen server, sebagian cairan berubah menjadi uap. Uap tersebut naik ke kondensor, di mana ia didinginkan dan diubah kembali menjadi cairan. Cairan tersebut kemudian kembali ke tangki, menciptakan siklus pendinginan yang berkelanjutan.

Mengapa Sealing Penting untuk Cairan pendingin di Data Center

Cairan pendingin meningkatkan pembuangan panas dengan membawa coolant jauh lebih dekat ke komponen elektronik yang sensitif. Meskipun hal ini meningkatkan efisiensi pendinginan secara signifikan, ini juga berarti bahwa kebocoran sekecil apa pun dapat menimbulkan risiko langsung terhadap peralatan IT yang mahal.

Bahkan kebocoran kecil dapat menyebabkan kerusakan perangkat keras, downtime sistem, kontaminasi coolant, dan biaya perawatan yang mahal.

Untuk mencegah hal ini, seal dipasang di seluruh sistem pendingin, termasuk pada cold plate, quick disconnect coupling, manifold, pompa, heat exchanger, dan tangki immersion. Seal ini harus menjaga coolant tetap tertampung dengan aman di bawah kondisi pengoperasian yang terus-menerus.

Seiring berjalannya waktu, material sealing akan dihadapkan pada beberapa tantangan:

• Paparan Kimia dari campuran air-glikol, refrigeran, atau cairan dielektrik.
• Perubahan Suhu yang menyebabkan material mengeras, menyusut, atau kehilangan elastisitas.
• Fluktuasi Tekanan yang memberikan tekanan berulang pada permukaan sealing.
• Compression Set, di mana seal secara bertahap kehilangan kemampuannya untuk mempertahankan tekanan kontak.
• Kontaminasi Kontrol, karena material seal mungkin melepaskan zat yang dapat memengaruhi kinerja coolant.

Karena tuntutan ini, desain seal dan pemilihan material memainkan peran penting dalam keandalan jangka panjang dari sistem cairan pendingin.

Pada bagian berikutnya, kita akan memeriksa lokasi sealing utama dalam sistem Direct Liquid Cooling dan Immersion Cooling, serta sealing solutions yang digunakan pada setiap titik.

 ▍Bacaan Lebih Lanjut: Panduan O-Ring: 9 Tips Profesional untuk Memilih Solusi Sealing yang Tepat

Bagaimana Sealing Solutions yang Berbeda Mendukung Sistem Cairan pendingin

Berbagai bagian dari sistem cairan pendingin menjalankan fungsi yang berbeda, dan setiap lokasi sealing menghadapi kombinasi tantangan kimia, termal, dan mekanisnya sendiri. Untuk memastikan keandalan jangka panjang, material sealing harus disesuaikan dengan kondisi spesifik pada setiap titik di dalam sistem.

Sealing untuk Sistem Direct Liquid Cooling (DLC) Systems

Dalam sistem Direct Liquid Cooling (DLC) pada umumnya, coolant mengalir dari Cooling Distribution Unit (CDU) melalui manifold dan selang fleksibel ke cold plate yang dipasang pada prosesor. Quick disconnect coupling memungkinkan setiap server disambungkan atau dilepas tanpa harus menguras seluruh putaran sirkulasi (loop).

Cold Plate Seals

Cold plate dipasang langsung pada prosesor seperti CPU dan GPU. Di dalam cold plate, coolant mengalir melalui saluran sempit yang menyerap panas dari chip.

Seal yang digunakan pada cold plate harus kompatibel dengan coolant berbasis air-glikol seperti propilen glikol dan air (PG25). Seal tersebut juga harus memiliki tingkat pelepasan zat (low extractables) yang rendah untuk meminimalkan risiko pelepasan kontaminan yang dapat menyumbat saluran mikro (microchannels).

GMORS menawarkan formulasi EPDM compound khusus yang dioptimalkan untuk sistem pendingin berbasis air. Material-material ini menggabungkan ketahanan kimia yang sangat baik dengan karakteristik ekstraksi yang rendah untuk membantu melindungi kemurnian coolant.

Quick Disconnect Coupling Seals

Quick disconnect coupling memungkinkan server atau modul pendingin disambungkan dan dilepas tanpa harus menguras seluruh loop.

Setelah dipasang, seal akan tetap berada di bawah tekanan (compression) untuk jangka waktu yang lama dan harus terus memberikan kinerja sealing yang andal, bahkan setelah siklus penyambungan yang berulang dan paparan suhu tinggi yang berkepanjangan.

GMORS menggunakan material sealing yang mempertahankan elastisitasnya dari waktu ke waktu, membantu quick disconnect coupling menjaga gaya sealing yang konsisten dan perlindungan kebocoran yang dapat diandalkan.

Manifold Seals

Manifold mendistribusikan coolant dari jalur suplai utama ke beberapa cold plate atau server. Karena memiliki banyak titik sambungan, kebocoran pada satu seal saja dapat memengaruhi kinerja seluruh loop pendinginan.

Seal pada manifold tetap terkompresi sepanjang pengoperasian dan harus mempertahankan gaya sealing meskipun terjadi perubahan suhu dan fluktuasi tekanan yang terus-menerus.

GMORS menggunakan rubber compound tangguh yang menjaga bentuk dan gaya sealing-nya di bawah kompresi jangka panjang, membantu manifold seals memberikan kinerja jangka panjang yang andal.

CDU Seals (Cooling Distribution Unit)

Cooling Distribution Unit (CDU) berisi pompa, katup, dan heat exchanger yang mengatur aliran, tekanan, dan suhu coolant.

Seal yang digunakan dalam komponen-komponen ini harus memberikan ketahanan kimia dan stabilitas dimensi yang andal di bawah pengoperasian yang terus-menerus.

GMORS menyediakan O-ring presisi dan custom seals yang diproduksi dengan toleransi ketat untuk mendukung sealing yang andal pada komponen CDU yang kritikal.

Sealing untuk Sistem Immersion Cooling Systems

Dalam sistem immersion cooling, server ditempatkan di dalam tangki tertutup yang diisi dengan cairan dielektrik (dielectric fluid). Seal tambahan digunakan di sekitar penutup tangki (tank lid), jalur kabel (cable feedthrough), pompa, dan heat exchanger untuk menahan cairan tersebut dan, pada beberapa sistem, menahan uapnya.

Tank Lid Gaskets

Tangki immersion diisi dengan cairan dielektrik dan ditutup rapat dengan gasket besar di sekitar penutupnya.

Gasket ini harus tetap kompatibel dengan cairan tersebut dan mempertahankan seal yang andal di seluruh permukaan area yang luas.

GMORS menawarkan material custom gasket yang dirancang untuk paparan jangka panjang terhadap cairan dielektrik.

Cable Feedthrough Seals

Kabel daya dan komunikasi harus melewati dinding tangki tanpa menyebabkan cairan bocor.

Seal ini harus melekat erat di sekitar setiap kabel sekaligus mengakomodasi ekspansi termal dan pergerakan.

GMORS mengembangkan custom-molded sealing solutions untuk geometri jalur kabel yang kompleks.

Fluid Containment and Vapor Control Seals

Pada sistem dua fase (two-phase immersion), cairan dielektrik diformulasikan untuk mendidih pada suhu yang relatif rendah. Karena cairan tersebut menguap dan mengembun secara berulang, sistem sealing harus mampu menahan cairan sekaligus uapnya, sembari meminimalkan permeasi cairan.

Proses perubahan fase ini juga dapat menciptakan pulsa tekanan (pressure pulses) di dalam sistem. Seiring berjalannya waktu, fluktuasi tekanan ini dapat menyebabkan seal mengembang dan menyusut secara berulang, sehingga meningkatkan risiko kelelahan material dan kebocoran.

GMORS menyediakan chemical-inert sealing compounds dengan permeabilitas rendah, kekuatan tarik yang tinggi, serta ketahanan mekanis yang sangat baik. Material-material ini membantu mengurangi kehilangan cairan, menjaga tekanan sistem tetap stable, dan menahan fluktuasi tekanan berulang yang terkait dengan pendinginan dua fase.

Pump and Heat Exchanger Seals

Pompa dan heat exchanger berfungsi untuk menyirkulasikan dan mendinginkan cairan dielektrik.

Seal pada komponen-komponen ini harus tetap stabil selama paparan berkepanjangan terhadap cairan pendingin khusus tersebut.

GMORS menawarkan silicone-free elastomer compounds yang membantu menjaga kebersihan cairan dan mengurangi risiko kontaminasi di lingkungan elektronik yang sensitif.

Mengapa Memilih Sealing Solutions dari GMORS Untuk Cairan pendingin ?

Sistem cairan pendingin bergantung pada banyak sekali seal untuk menjaga agar coolant tetap tertampung dengan aman di seluruh sistem. Untuk memastikan keandalan jangka panjang, material sealing ini harus terus mempertahankan stabilitasnya saat terpapar campuran air-glikol, refrigeran, dan cairan dielektrik. 

GMORS berspesialisasi dalam high-performance sealing solutions untuk data center berbasis liquid-cooled serta sistem high-performance computing (HPC). Material dan proses manufaktur kami dirancang untuk mendukung berbagai arsitektur pendinginan, termasuk sistem single-phase dan two-phase pada Direct Liquid Cooling (DLC) maupun Immersion Cooling.

GMORS mengembangkan sealing solutions yang selaras dengan standar cairan pendingin dan panduan desain dari Open Compute Project (OCP). With keahlian dalam formulasi material dan manufaktur presisi, kami membantu pelanggan mencapai kinerja sealing yang andal dan jangka panjang untuk infrastruktur AI dan GPU generasi berikutnya.

Hubungi kami untuk mendiskusikan sealing solutions bagi aplikasi cairan pendingin Anda.

 ▍Bacaan Lebih Lanjut: 5 Prinsip Utama dalam Memilih Material O-Ring: Panduan Seleksi yang Wajib Diketahui