인텔® 제온® 스케일러블 프로세서에 대한 열 관리

4방향 또는 8방향 멀티프로세싱을 위한 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서용 열 관리 솔루션은 마더보드 및 섀시 제조업체에만 해당됩니다. 모든 박스형 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서 제품은 구성된 키트로 판매됩니다.

• 열 솔루션
• 마더보드
• 섀시
• 전원 공급 장치

열 관리 사양은 시스템 제조업체 또는 인텔 제온 프로세서 데이터시트를 참조하십시오. 프로세서 윈드 터널(PWT)은 인텔 제온 프로세서 MP 또는 1U 랙 마운트 서버용 인텔 제온 프로세서가 아닌 확장 가능한 프로세서를 인텔® 제온® 범용 서버(2U 이상)에서만 사용하도록 설계되었습니다.

인텔® 제온® 스케일러블 프로세서를 사용하는 시스템에는 열 관리가 필요합니다. 이 문서는 시스템 운영, 통합 및 열 관리에 대한 일반적인 지식과 경험을 가정합니다. 제시된 권장 사항을 따르는 통합자는 고객에게 보다 안정적인 시스템을 제공할 수 있으며 열 관리 문제로 돌아오는 고객이 줄어듭니다. ( 박스형 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서 라는 용어는 시스템 통합자가 사용하기 위해 패키지된 프로세서를 의미합니다.)

인텔® 제온® 스케일러블 프로세서 기반 시스템의 열 관리는 시스템의 성능과 소음 수준에 영향을 줄 수 있습니다. 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서는 열 모니터 기능을 사용하여 실리콘이 사양 이상으로 작동하는 시간에 프로세서를 보호합니다. 올바르게 설계된 시스템에서는 열 모니터 기능이 활성화되어서는 안 됩니다. 이 기능은 정상적인 주변 공기 온도보다 높거나 시스템 열 관리 구성 요소(예: 시스템 팬)의 고장과 같은 비정상적인 상황에 대한 보호를 제공하기 위한 것입니다. 열 모니터 기능이 활성화되어 있는 동안 시스템의 성능이 정상 최고 성능 수준 이하로 떨어질 수 있습니다. 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서가 열 모니터 활성 상태로 들어가지 않도록 내부 주변 온도가 충분히 낮게 유지되도록 시스템을 설계하는 것이 중요합니다. 열 모니터 기능에 대한 정보는 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서 데이터시트에서 확인할 수 있습니다.

또한 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서 방열판은 고품질 팬을 포함하는 프로세서 윈드 터널(PWT)이라는 활성 덕트 솔루션을 사용합니다. 이 프로세서 팬은 일정한 속도로 작동합니다. 이 덕트는 주변 온도가 최대 사양 이하로 유지되는 한 프로세서 방열판 전체에 적절한 공기 흐름을 제공합니다.

프로세서가 최대 지정된 작동 온도를 초과하는 온도에서 작동하도록 허용하면 프로세서 수명이 단축되고 신뢰할 수 없는 작동이 발생할 수 있습니다. 프로세서의 온도 사양을 충족하는 것은 궁극적으로 시스템 통합자의 책임입니다. 인텔 제온 프로세서를 사용하여 품질 시스템을 구축할 때는 시스템의 열 관리를 신중하게 고려하고 열 테스트를 통해 시스템 설계를 검증해야 합니다. 이 문서는 인텔 제온 프로세서의 특정 열 요구 사항을 자세히 설명합니다. 인텔 제온 프로세서를 사용하는 시스템 통합자는 이 문서에 익숙해져야 합니다.

적절한 열 관리는 프로세서에 올바르게 장착된 방열판과 시스템 섀시를 통한 효과적인 공기 흐름이라는 두 가지 주요 요소에 따라 달라집니다. 열 관리의 궁극적인 목표는 프로세서를 최대 작동 온도 이하로 유지하는 것입니다.

프로세서에서 시스템 공기로 열이 전달된 후 시스템에서 배출될 때 적절한 열 관리가 수행됩니다. 박스형 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서에는 방열판과 PWT가 탑재되어 프로세서 열을 시스템 공기로 효과적으로 전송할 수 있습니다. 적절한 시스템 공기 흐름을 보장하는 것은 시스템 통합자의 책임입니다. 트레이 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서는 방열판 및 PWT와 함께 제공되지 않으며, 적절한 시스템 공기 흐름을 보장하는 것은 시스템 통합자의 책임입니다.

중요: 포함된 열 인터페이스 재료를 제대로 적용하지 않고 박스형 프로세서를 사용하면 박스형 프로세서 보증이 무효화되고 프로세서가 손상될 수 있습니다. 박스형 프로세서 설명서에 설명된 설치 절차와 통합 개요를 따라야 합니다.

프로세서 윈드 터널의 팬은 우수한 로컬 공기 스트림을 제공하는 고품질 볼 베어링 팬입니다. 이 공기 스트림은 방열판에서 시스템 내부의 공기로 열을 전달합니다. 그러나 열을 시스템 공기로 이동하는 것은 작업의 절반에 불과합니다. 공기를 배출하기 위해서도 충분한 시스템 공기 흐름이 필요합니다. 시스템을 통해 공기가 꾸준히 흐르지 않으면 팬 방열판이 따뜻한 공기를 다시 순환하므로 프로세서가 제대로 냉각되지 않을 수 있습니다.

시스템 공기 흐름을 결정하는 요인은 다음과 같습니다.

• 섀시 설계
• 섀시 크기
• 섀시 공기 흡입구 및 배기 통풍구 위치
• 전원 공급 장치 팬 용량 및 환기
• 프로세서 슬롯의 위치
• 애드인 카드 및 케이블 배치

시스템 통합자는 방열판이 효과적으로 작동할 수 있도록 시스템을 통한 적절한 공기 흐름을 보장해야 합니다. 좋은 열 관리 및 안정적인 시스템 작동을 위해 서브어셈블리 및 빌딩 시스템을 선택할 때 공기 흐름에 대한 적절한 주의가 중요합니다.

통합자는 서버 및 워크스테이션에 두 가지 기본 마더보드-섀시 전원 공급 장치 폼 팩터를 사용합니다: ATX 변형 및 구형 서버 AT 폼 팩터. 냉각 및 전압 고려 사항으로 인해 인텔은 박스형 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서에 ATX 폼 팩터 마더보드와 섀시를 사용할 것을 권장합니다.

서버 AT 폼 팩터 마더보드는 효과적인 열 관리를 위해 이러한 설계가 표준화되지 않았기 때문에 권장되지 않습니다. 그러나 서버 AT 폼 팩터 마더보드 전용으로 설계된 일부 섀시는 효율적인 냉각을 얻을 수 있습니다.

다음은 시스템을 통합할 때 사용할 지침 목록입니다.

• 섀시 통풍구는 기능적이어야 하며 수량이 과도하지 않아야 합니다. 통합자는 화장품 통풍구만 포함된 섀시를 선택하지 않도록 주의해야 합니다. 화장품 통풍구는 공기 흐름을 허용하는 것처럼 보이도록 설계되었지만 실제로는 공기 흐름이 거의 또는 전혀 존재하지 않습니다. 공기 통풍구가 과도한 섀시도 피해야 합니다. 이 경우 프로세서 및 기타 구성 요소에 공기가 거의 흐르지 않습니다. ATX 섀시에서 I/O 쉴드가 있어야 합니다. 그렇지 않으면 I/O 개구부가 과도한 환기를 제공할 수 있습니다.
  
• 통풍구가 올바르게 위치해야 합니다. 시스템에는 흡입구와 배기 통풍구가 제대로 있어야 합니다. 공기 흡입에 가장 적합한 위치를 통해 공기가 섀시에 들어가 프로세서 위로 직접 흐를 수 있습니다. 배기 통풍구는 공기가 종료하기 전에 시스템, 다양한 구성 요소를 통해 경로를 통해 흐르도록 배치되어야 합니다. 통풍구의 특정 위치는 섀시에 따라 달라집니다. ATX 시스템의 경우 배기 통풍구는 섀시의 전면 및 하단 후면 모두에 위치해야 합니다. 또한 ATX 시스템의 경우 섀시가 설계대로 공기를 배출할 수 있도록 I/O 쉴드가 있어야 합니다. I/O 쉴드가 부족하면 섀시 내에서 적절한 공기 흐름이나 순환이 방해가 될 수 있습니다.
  
• 전원 공급 장치 공기 흐름 방향: 적절한 방향으로 공기를 배출하는 팬이 있는 전원 공급 장치를 선택하는 것이 중요합니다. 일부 전원 공급 장치는 공기 흐름 방향을 나타내는 표시가 있습니다.
  
• 전원 공급 장치 팬 강도: PC 전원 공급장치에는 팬이 포함되어 있습니다. 프로세서가 너무 따뜻하게 실행되는 일부 섀시의 경우, 팬이 더 강한 전원 공급 장치로 변경하면 공기 흐름이 크게 향상됩니다.
  
• 전원 공급 장치 환기: 많은 공기가 전원 공급 장치를 통해 흐르며, 통풍이 잘 되지 않으면 상당한 제한이 될 수 있습니다. 대형 통풍구가 있는 전원 공급 장치를 선택하십시오. 전원 공급 장치 팬용 와이어 핑거 가드는 전원 공급 장치의 판금 케이스에 스탬프가 찍힌 개구부보다 공기 흐름 저항이 훨씬 적습니다.
  
• 시스템 팬 - 사용해야 합니까? 일부 섀시에는 공기 흐름을 용이하게 하기 위해 시스템 팬(전원 공급 장치 팬 외)이 포함될 수 있습니다. 시스템 팬은 일반적으로 패시브 방열판과 함께 사용됩니다. 경우에 따라 시스템 팬이 시스템 냉각을 개선합니다. 시스템 팬과 팬 없이 열 테스트를 통해 특정 섀시에 가장 적합한 구성을 확인할 수 있습니다.
  
• 시스템 팬 공기 흐름 방향: 시스템 팬을 사용할 때는 전체 시스템 공기 흐름과 동일한 방향으로 공기가 유입되는지 확인하십시오. 예를 들어, ATX 시스템의 시스템 팬은 배기 팬 역할을 하여 시스템 내부에서 후면 또는 전면 섀시 통풍구를 통해 공기를 끌어당겨야 합니다.
  
• 핫 스팟으로부터 보호: 시스템에는 공기 흐름이 강할 수 있지만 여전히 핫스폿이 있습니다. 핫 스팟은 섀시 공기의 나머지 부분보다 훨씬 더 따뜻한 섀시 내의 영역입니다. 배기 팬, 어댑터 카드, 케이블 또는 섀시 브래킷 및 서브어셈블리가 시스템 내 공기 흐름을 차단하는 부적절한 위치로 이러한 영역을 만들 수 있습니다. 핫스폿을 피하려면 배기 팬을 필요에 따라 배치하거나, 전체 길이의 어댑터 카드를 재배치하거나, 절반 길이의 카드를 사용하고, 케이블을 다시 라우팅하고 연결하며, 프로세서 주변에 공간이 제공되도록 하십시오.

마더보드, 전원 공급 장치, 애드인 주변 장치 및 섀시의 차이는 모두 시스템의 작동 온도와 이를 실행하는 프로세서에 영향을 미칩니다. 열 테스트는 마더보드 또는 섀시용 새 공급업체를 선택하거나 신제품 사용을 시작할 때 매우 권장됩니다. 열 테스트를 통해 특정 섀시 전원 공급 장치 마더보드 구성이 박스형 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서에 적합한 공기 흐름을 제공하는지 확인할 수 있습니다. 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서 기반 시스템에 가장 적합한 열 솔루션을 결정하려면 마더보드 공급업체에 섀시 및 팬 구성 권장 사항을 문의하십시오.

열 센서 및 열 참조 바이트
인텔® 제온® 스케일러블 프로세서에는 고유한 시스템 관리 기능이 있습니다. 이 중 하나는 알려진 최대 설정에 비해 프로세서의 코어 온도를 모니터링하는 기능입니다. 프로세서의 열 센서는 현재 프로세서 온도를 출력하며 시스템 관리 버스(SMBus)를 통해 해결할 수 있습니다. 열 바이트 (8비트) 정보는 언제든지 열 센서에서 읽을 수 있습니다. 열 바이트 세분화는 1°C입니다. 그런 다음 열 센서의 판독값을 열 참조 바이트와 비교합니다.

열 참조 바이트는 SMBus의 프로세서 정보 ROM을 통해도 사용할 수 있습니다. 이 8비트 번호는 프로세서가 제조될 때 기록됩니다. 열 참조 바이트에는 프로세서가 최대 열 사양에 응력될 때 열 센서 판독값에 해당하는 사전 프로그래밍된 값이 포함되어 있습니다. 따라서 열 센서의 열 바이트 판독값이 열 참조 바이트를 초과하면 프로세서가 사양이 허용하는 것보다 더 뜨겁게 실행됩니다.

완전히 구성된 시스템에서 각 프로세서를 강조하고, 각 프로세서의 열 센서를 읽고, 각 프로세서의 열 참조 바이트와 비교하여 열 사양 내에서 실행되는지 확인하면 열 테스트를 수행할 수 있습니다. 열 센서와 열 참조 바이트를 모두 읽으려면 SMBus에서 정보를 읽을 수 있는 소프트웨어가 필요합니다.

열 테스트 절차
열 테스트 절차는 다음과 같습니다.

1. 테스트 중 최대 전력 소비를 보장하려면 시스템의 자동 전원 다운 모드 또는 녹색 기능을 비활성화해야 합니다. 이러한 기능은 시스템 BIOS 또는 운영 체제 드라이버에 의해 제어됩니다.
   
2. 정확한 온도계 또는 열전달 및 열 미터 조합으로 실온을 기록하는 방법을 설정합니다.
   
3. 워크스테이션 또는 서버 전원을 공급합니다. 시스템이 제대로 조립되고 프로세서가 제대로 설치되고 앉으면 시스템이 의도한 운영 체제(OS)로 부팅됩니다.
   
4. 열 스트레스가 많은 응용 프로그램을 호출합니다.
   
5. 프로그램이 40분 동안 실행되도록 허용합니다. 이를 통해 전체 시스템이 가열되고 안정화됩니다. 다음 20분 동안 5분마다 한 번씩 각 프로세서에 대한 열 센서 판독값을 기록합니다. 1시간 동안 실온을 기록합니다.

실온을 기록한 후 시스템 전원을 낮추십시오. 섀시 덮개를 제거합니다. 시스템이 15분 이상 냉각되도록 하십시오.

열 센서에서 측정한 4가지 측정 중 가장 높은 값을 사용하여 다음 섹션의 절차를 따라 시스템 열 관리를 확인합니다.

시스템의 열 관리 솔루션을 검증하기 위한 계산
이 섹션에서는 프로세서를 최대 작동 범위 내에서 유지하면서 시스템이 최대 작동 온도에서 작동할 수 있는지 여부를 결정하는 방법을 설명합니다. 이 프로세스의 결과는 보다 안정적인 시스템을 생산하기 위해 시스템 공기 흐름을 개선해야 하는지 또는 시스템의 최대 작동 온도를 수정해야 하는지를 보여줍니다.

첫 번째 단계는 시스템의 최대 작동 실 온도를 선택하는 것입니다. 에어컨을 사용할 수 없는 시스템의 일반적인 가치는 40°C입니다. 이 온도는 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서 기반 플랫폼의 최대 권장 외부 온도를 초과하지만, 사용된 섀시가 45°C 팬 유입 온도 사양을 초과하지 않는 경우 사용할 수 있습니다. 에어컨을 사용할 수 있는 시스템의 일반적인 가치는 35°C입니다. 고객에게 적합한 가치를 선택하십시오. 아래의 A 줄에 이 값을 적어 주십시오.

아래의 B줄에서 테스트한 후 기록된 실온을 기록하십시오. A줄에서 B줄을 빼고 C줄에 결과를 씁니다. 이러한 차이는 시스템의 최대 작동 온도보다 더 차가운 방에서 테스트가 수행되었을 가능성이 높다는 사실을 보완합니다.

A. ___________(최대 작동 온도, 일반적으로 35° C 또는 40° C)

B. - 테스트 종료 시 _______ 실온 ° C

C._________

아래의 D줄에 있는 열 측정기에서 기록된 가장 높은 온도를 기록하십시오. 아래의 C줄에서 E 줄까지 번호를 복사합니다. 라인 D 및 라인 E를 추가하고 F 줄에 합계를 작성합니다. 이 숫자는 비슷한 열 스트레스가 많은 응용 프로그램을 실행하는 지정된 최대 작동 실 온도에서 시스템을 사용할 때 프로세서 코어에 대한 가장 높은 열 센서 판독값을 나타냅니다. 이 값은 열 참조 바이트 값 이하로 유지되어야 합니다. G줄에 열 참조 바이트 읽기를 작성합니다.

D. 열 센서에서 최대 읽기 _________

E. + _______ Max. 위의 C선에서 작동 온도 조정

F. _________ Max. 최악의 케이스 룸 주변 에서 열 센서 읽기

G. _________ 열 참조 바이트 읽기

프로세서는 최대 지정된 작동 온도보다 높은 온도에서 실행해서는 안 되며 고장이 발생할 수 있습니다. 열 센서 판독값이 항상 열 참조 바이트보다 낮으면 박스형 프로세서는 열 사양 내에 유지됩니다.

F 라인이 프로세서 코어가 최대 온도를 초과했다고 밝혀지면 조치가 필요합니다. 시스템 공기 흐름을 크게 개선해야 하거나 시스템의 최대 작동실 온도를 낮춰야 합니다.

F줄에 있는 숫자가 열 참조 바이트보다 적거나 같으면 시스템이 가장 따뜻한 환경에서 작동하더라도 비슷한 열 스트레스가 많은 조건에서 박스형 프로세서를 사양 내에 유지합니다.

요약하려면:
F 줄의 값이 열 참조 바이트보다 큰 경우 다음 두 가지 옵션이 있습니다.

1. 시스템 공기 흐름을 개선하여 프로세서의 팬 유입 온도를 낮출 수 있습니다(앞서 설명한 권장 사항을 따르십시오). 그런 다음 시스템을 다시 확인합니다.
   
2. 시스템에 대해 더 낮은 최대 작동 실 온도를 선택하십시오. 고객과 시스템의 일반적인 환경을 염두에 두십시오.

테스트 힌트
불필요한 열 테스트의 필요성을 줄이기 위해 다음 힌트를 사용하십시오.

1. 두 개 이상의 프로세서 속도를 지원하는 시스템을 테스트할 때는 가장 많은 전력을 생성하는 프로세서를 사용하여 테스트하십시오. 가장 많은 전력을 방출하는 프로세서는 가장 많은 열을 생성합니다. 마더보드에서 지원하는 가장 따뜻한 프로세서를 테스트하면 동일한 마더보드 및 섀시 구성으로 열을 적게 생성하는 프로세서로 추가 테스트를 피할 수 있습니다.
   
   전원 방출은 프로세서 속도와 실리콘 스테핑에 따라 다릅니다. 시스템 열 테스트에 적합한 프로세서를 선택하려면 박스형 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서의 전원 방출 번호는 표 1을 참조하십시오. 박스형 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서는 보통 문자 S로 시작하는 5자리 테스트 사양 번호로 표시됩니다.
2. 다음 조건을 모두 충족하는 경우 새 마더보드로 열 체크아웃이 필요하지 않습니다.
   • 새 마더보드는 유사한 마더보드와 함께 작동했던 이전에 테스트한 섀시와 함께 사용됩니다.
   • 이전 테스트에서는 적절한 공기 흐름을 제공하는 구성이 나타났습니다.
   • 프로세서는 두 마더보드에서 거의 같은 위치에 있습니다.
   • 전원이 동일하거나 낮은 프로세서가 새 마더보드에 사용됩니다.
3. 대부분의 시스템은 수명 중 언젠가 업그레이드됩니다(추가 RAM, 어댑터 카드, 드라이브 등). 통합자는 업그레이드된 시스템을 시뮬레이션하기 위해 일부 확장 카드가 설치된 시스템을 테스트해야 합니다. 부하가 많은 시스템에서 잘 작동하는 열 관리 솔루션은 가볍게 로드된 구성에 대해 다시 테스트할 필요가 없습니다.

인텔® 제온® 스케일러블 프로세서 데이터시트(표 1에 나열됨)에는 다양한 작동 주파수에서 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서의 전력 소멸이 나열되어 있습니다. 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서의 경우, 사용 가능한 가장 높은 주파수 프로세서는 낮은 주파수보다 더 많은 전력을 방출합니다. 많은 작동 주파수를 특징으로 하는 시스템을 구축할 때는 가장 많은 전력이 소멸되기 때문에 지원되는 가장 높은 주파수 프로세서를 사용하여 테스트를 수행해야 합니다. 시스템 통합자는 thermocouples를 사용하여 열 테스트를 수행하여 프로세서의 통합 열 분산기의 온도를 결정할 수 있습니다(자세한 내용은 확장 가능한 프로세서 데이터시트 인텔® 제온® 참조).

팬 방열판에 들어가는 공기 온도를 간단히 평가하면 시스템의 열 관리에 대한 확신을 제공할 수 있습니다. 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서의 경우, 테스트 지점은 팬 허브의 중앙에 있으며 팬 앞에서 약 0.3인치입니다. 테스트 데이터를 평가하면 시스템에 박스형 프로세서에 대한 열 관리가 충분한지 확인할 수 있습니다. 시스템은 최대 예상 외부 주변 조건(일반적으로 35°C)에서 최대 45°C의 예상 온도를 가져야 합니다.

표 1: 인텔® 제온® 확장 가능한 프로세서 열 사양 ^1,3

시스템 통합자는 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서를 지원하기 위해 특별히 설계된 ATX 섀시를 사용해야 합니다. 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서를 지원하도록 특별히 설계된 섀시는 향상된 열 성능 외에도 프로세서에 대한 적절한 기계적 및 전기적 지원으로 배송됩니다. 인텔은 지원되는 타사 보드를 사용하여 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서에 사용하기 위해 섀시를 테스트했습니다. 이 열 테스트를 통과한 섀시는 시스템 통합자에게 평가해야 할 섀시를 결정할 수 있는 출발점이 있습니다.