Mitten in der feuchten äquatorialen Hitze Singapurs schwitzt eine Gruppe von Forschern und Lehrkräften des technischen Ausbildungsinstituts der Insel über eine unkonventionelle Kühllösung - für Bergleute aus der Litecoin-Region.

Das Institut, das mehr für straight-geschnürte berufliche Kurse bekannt ist, hat sich mit dem litecoin-Startup CloudMining zusammengeschlossen. sg entwickelt in Zusammenarbeit mit dem Materialwissenschaftler 3M ein Flüssigkeitskühlsystem für die Bergleute der Firma.

Neal Blackburn, der die Geschäftsentwicklung für das Startup leitet, sagte:

"[Andere Universitäten], die wir angesprochen haben, waren nicht komfortabel genug, um dies als Projekt zu nutzen. Mit dem Institute of Technical Education wollen sie kommerzialisierte Forschung Wir unterzeichneten den Papierkram innerhalb von 48 Stunden. "

Kein Wunder, dass das Institut auf das Projekt gesprungen ist. Ziel ist es, ein "Beach Cooler" -großes Modul zu bauen, das eine exotische Kühlflüssigkeit von 3M enthält, die schnell Wärme ableitet. Leiterplatten für den Litecoin-Bergbau werden direkt in die Flüssigkeit getaucht, was zu Energiekosteneinsparungen von 96% führt, sagte Blackburn.

Exotische Kühlung liefert eine Kante

Miners in der Welt der Kryptowährung werden in einem Nullsummenspiel gesperrt, um neue Blöcke zu entdecken. Während sich der Wettbewerb intensiviert, müssen die Bergleute einen zunehmend schwer fassbaren Vorteil finden, um ihre Rivalen zu schlagen. Dazu wenden sie sich jetzt auf teure und spezialisierte Kühlsysteme, die einst ausschließlich den modernsten Forschungslabors und militärischen Einrichtungen vorbehalten waren.

Laut Michael Bedford Taylor, Direktor des Zentrums für dunkles Silizium an der Universität von Kalifornien, San Diego, ist das Kühlen mit Flüssigkeitskühlung derzeit in Rechenzentren für allgemeine Zwecke "extrem selten", könnte aber in Bitcoin ein alltäglicher Anblick werden Bergbauanlagen.

"Ich kann keine aktuellen Maschinen nennen, die Immersionskühlung machen [...] Ich denke, das ist eine großartige Möglichkeit [für die Bitcoin-Mining-Industrie]", sagte er.

Firmen, die Technologien und Dienstleistungen für die Immersionskühlung liefern, berichten über einen Anstieg der Anfragen von Bitcoin-Minern.

3M produziert zum Beispiel eine Flüssigkeit namens Novec, die zur direkten Kühlung von Leiterplatten verwendet wird. Dies bedeutet, dass die Platten in die Flüssigkeit eingetaucht sind, typischerweise in einem "offenen Bad" -System, wo sie unbedeckt für einen einfachen Zugang liegen.

Michael Garceau, der Novec im Auftrag von 3M an Rechenzentren verkauft, sagte CoinDesk:

"Die Anfragen sind exponentiell gestiegen, und auch der Umsatz ist gewachsen. Wir sehen einen Übergang [von Bitcoin-Mining] zu einem Industriezweig skalieren Sie jetzt. "

ASICMiner in Hong Kong verwendet ein berühmt dokumentiertes Novec-System, während CoinTerra gesagt hat, dass es auch ein Immersion-basiertes System in Betracht zieht.

Unterschiedliche Eintauchsysteme

Die 3M-Flüssigkeit arbeitet bei einem sehr niedrigen Siedepunkt, typischerweise 49 Grad Celsius, von Flüssigkeit zu Dampf.Wenn die untergetauchte Elektronik Wärme erzeugt, erwärmt sich die Flüssigkeit und verdampft. Der Dampf steigt in einen Kondensator, kühlt sich ab und kehrt dann als Flüssigkeit in den Tank zurück.

Der Hauptkonkurrent für Novec-basierte Systeme ist die Flüssigkühlung mit Mineralöl.

Green Revolution Cooling (GRC), ein Unternehmen mit Sitz in Austin, Texas, gründet ölbasierte Systeme und zählt die United States Air Force, das Verteidigungsministerium und das Tokyo Institute of Technology zu seinen Kunden. Es bezeichnet seine Tauchkühlung als CarnotJet-System ( siehe Bild oben ).

Öleintauchkühlung ist zwar prinzipiell ähnlich, jedoch etwas komplexer als Novec-gefüllte Systeme.

Die Leiterplatten werden wie bei Novec in ein ölbasiertes Kühlmittel getaucht, das Öl muss jedoch mit einer Pumpe zirkulieren, um die Wärme abzuführen. Das Öl wandert zu einem Wärmetauscher, wo die Wärme auf wassergefüllte Rohre übertragen wird, die schließlich mit einem Kühlturm verbunden sind, der sich irgendwo außerhalb des Gebäudes befindet. Der Kühlturm verteilt dann die Wärme in die Luft.

Gesetz und Minenarbeiter von Moore

Bedford Taylor sagt, dass die im Bitcoin-Mining verwendeten Chips mittlerweile so weit fortgeschritten sind, dass sie an die Grenzen der Halbleiterherstellung stoßen, wie das berühmte Moore-Gesetz besagt.

Das Mooresche Gesetz besagt, dass sich die Anzahl der Transistoren in einem integrierten Schaltkreis alle zwei Jahre verdoppelt. Die Anzahl der Transistoren auf einem Chip wird durch den Chipherstellungsprozess bestimmt. Wenn sich die Prozesstechnologie verbessert, schrumpft die Größe der Elemente auf einem Chip, wodurch mehr Transistoren auf einem Chip angeordnet werden können.

Die Größe von Transistoren auf einem Chip wird in Nanometern gemessen. Nach dem Bedford Taylor der UCSD verwenden Chips, die in Bergarbeitern verwendet werden, jetzt die kleinsten Transistoren, die hergestellt werden können.

Er sagte:

"Bitcoin-Mining-Chips sind jetzt in den fortschrittlichsten Technologieknoten des Mooreschen Gesetzes: 20nm und 20nm. Die ersten Chips waren in 130nm, ein relativ alter Prozess."

Bespoke Chips und dunkles Silizium

Bedford Taylor, M, "Bitcoin und das Zeitalter der maßgeschneiderten Silizium", 2013

In einer Studie über den Fortschritt der Chips in Bitcoin Mining, schließt Bedford Taylor, dass der technologische Fortschritt in der Gegend "erstaunlich schnell" angesichts zunehmender Schwierigkeiten. Er beschreibt vier Generationen von Bitcoin-Mining-Chips, beginnend bei normalen CPUs bis hin zu ASICs (anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen), die Bergleute derzeit verwenden.

Die aktuelle Generation von Mining-Chips ist das erste Beispiel für eine neue Ära des "maßgeschneiderten Siliziums". - maßgeschneiderte Chips, die in relativ kleinen Mengen für einen bestimmten Zweck hergestellt wurden - Bedford Taylor argumentiert in einem Papier von 2013.

"Die neueste Hardware-Runde - dedizierte ASICs - wurde von Bitcoin-Anwendern finanziert, entwickelt und eingesetzt, was in der jüngeren Geschichte vielleicht ein beispielloses Ereignis ist. Eine Frage ist, ob dieses Modell auf andere Anwendungsbereiche skalieren kann neue Ära der maßgeschneiderten Silizium ", schrieb er.

Bedford Taylor war einer der Autoren eines Artikels, der ein Phänomen beschreibt, das als "dunkles Silizium" bekannt ist.

Das Problem des dunklen Siliziums besagt, dass, wenn die Anzahl der Transistoren auf Chips ansteigt, der Teil des Chips, der tatsächlich verwendet wird, angesichts der Leistungsbeschränkungen des Chips, exponentiell abfällt. Dadurch bleibt ein Teil des Chips ohne Leistung - das dunkle Silizium - und wird nicht genutzt.

Der Forscher sagte, dass einige Bitcoin-Minenarbeiter so schnell Fortschritte gemacht haben, dass dunkles Silizium bereits ein Problem ist und die Leistung dadurch reduziert wurde.

Wenn Eintauchkühlung sinnvoll ist

Wenn also das Eintauchen von Flüssigkeiten so effektiv ist, um diese Chips zu kühlen, die an die Grenzen der heutigen Technologie gebracht werden, warum nutzen dann nicht alle Minenarbeiter diese Technologie? Es zeigt sich, dass Immersionskühlsysteme nur dann sinnvoll sind, wenn Bergleute bestimmte Einschränkungen haben.

Brandon Moore von GRC stellt fest, dass die Einführung von Immersionskühlsystemen durch drei Faktoren begünstigt wird: teurer Strom, teure Immobilien und das Fehlen eines herkömmlichen Kühlsystems.

"Wenn sie teure Energie haben, Platz haben und noch keine Kühlinfrastruktur haben, dann kann ich reinkommen. Einen Kühlturm anschließen, und wir sind fertig", sagte er.

Garceau von 3M stimmt Moores Einschätzung zu, obwohl er feststellt, dass die Bitcoin-Minenarbeiter, mit denen er gesprochen hat, zunehmend daran interessiert sind, ihre Installationen auch ohne physische oder monetäre Einschränkungen zu optimieren.

Er sagte:

"Wenn Sie Immobilienbeschränkungen haben, wenn Sie hohe Energiekosten haben, dann wird die Wirtschaftlichkeit besser. Aber Bitcoin-Bergleute sind auf der Suche nach der besten Wirtschaftlichkeit, die sie bekommen können."

Kosten und Nutzen

Eintauchkühlung kann Betriebskosten senken. Allied Control - Ein in Hongkong ansässiges Unternehmen, das ASICMiners viel diskutierte Bergbau-Installation in dieser Stadt aufbaute, - behauptet, dass sein Novec-basiertes Kühlsystem den Bergarbeiter mehr als 90% gerettet hat von seinem Stromverbrauch. Green Revolution Cooling behauptet unterdessen, mit einem ölbasierten Kühlsystem die Betriebskosten zu halbieren.

Auch bei Einsparpotentialen bleibt die Tauchkühlung teuer. Für ein konventionelles Rechenzentrum schätzt 3M, dass die Kosten für die Verwendung seines Novec-Produkts bis zu 25% der Kosten für die zu kühlende Hardware betragen können. Die Firma behauptet, dass Bitcoin-Miners jedoch Server mit solch hoher Dichte betreiben, dass Fluidkosten von 2% - 5% der Hardware möglich sind.

Das Forschungsinstitut IHS stellt fest, dass spezielle Kühlflüssigkeiten etwa fünfmal teurer sind als ein herkömmliches Kaltwassersystem.

Wird die Zukunft containerisiert?

DataTank-Container von Allied Control

Wenn die Immersionskühlung an Fahrt gewinnt, können Bergbaubetriebe noch exotischere Formen annehmen. Sowohl GRC als auch Allied Control bieten "containerisierte" Lösungen für Bergleute an, die zum Beispiel einen Pflaumenstandort in der Nähe eines Staudamms nutzen möchten.

Green Revolution Cooling kann sein CarnoJet-System in einem 40-Fuß-Versandcontainer bauen, von dem es verspricht, dass es "plug and play" ist. Allied Control bietet unterdessen seine DataTank-Module an, die Remote-HD-Sicherheitskameras als Option anbieten.

Moore von GRC sagte:

"Nicht jeder kann in der Arktis minen. Wenn Sie nicht diesen Luxus haben, ist eine Lösung wie unsere sinnvoll. Sie können überall auf der Welt effizient sein, ganz gleich, ob Sie dabei sind der Amazonas oder Kanada. "

Luftkühlung bleibt dominant.

Bitcoin-Bergbauunternehmen kaufen zwar jetzt Kühlflüssigkeiten im Liter, bleiben aber für die große Mehrheit der Rechenzentren eine Kuriosität. Fast alle bestehenden Rechenzentren sind auf Luftkühlsysteme angewiesen, da sie kostengünstiger laufen, weniger komplex zu verwalten sind und breiter verfügbar sind.

Nach Angaben des Marktforschungsunternehmens IHS macht die Flüssigkeitskühlung weniger als 1% des Kühlmarkts für Rechenzentren aus. Das Unternehmen stellte jedoch auch fest, dass die Nachfrage nach Systemen zur Flüssigkeitskühlung steigt, angetrieben von steigenden Energiekosten und dem Aufkommen von Hochleistungsrechenzentren. Für Leute wie 3M und GRC ist das ein Trend, den man im Auge behalten sollte.

Wie Moore von GRC sagt:

"Bitcoin-Minenarbeiter sind fast wie Kinder mit einer Lupe über einem Ameisenhaufen: Sie verbrennen Hardware und drängen sie so schnell wie möglich ans Limit. Wenn Sie kühlen Ihre Ausrüstung in Regalen mit Box-Fans, es gibt nur so viel, was Sie tun können. "