Was sind Zink-Whisker und wie wirken sie sich auf Rechenzentren aus?
Jedes Unternehmen mit einem Rechenzentrum weiß, wie wichtig es ist, Ausfallrisiken zu mindern und eine Umgebung aufrechtzuerhalten, die Effizienz und Betriebszeit fördert. Von der Temperaturüberwachung bis zum Layoutentwurf können viele Faktoren zu Ausfällen beitragen.
Unterbrechungen können zu Zeit- und Datenverlust führen, aber wenn Sie fleißig sind, können Sie das Potenzial für einen Ausfall reduzieren, bevor er auftritt. Es gibt jedoch einige Risiken, die Sie möglicherweise nicht kennen und die für Ihr Rechenzentrum gelten, bis Sie die Symptome beobachten. Zink-Whisker sind eine dieser Gefahren. Möglicherweise wissen Sie nicht, dass Sie es mit ihnen zu tun haben – oder sogar, was sie sind -, bis Sie Probleme mit Ihrem Rechenzentrum haben.
Wenn Sie frühzeitig etwas über die Ursachen und Symptome von Zink-Whiskern erfahren, können Sie das potenzielle Problem erkennen, bevor Ihr Zentrum Schaden erleidet. Unser Leitfaden führt Sie durch, was Zink-Whisker sind, warum sie ein Sicherheitsrisiko darstellen, wie Sie das Problem richtig diagnostizieren und was Sie tun können, um das Problem zu verhindern und zu lösen.
Was sind Zink-Whisker?
Zink-Whisker sind Kristalle, die sich auf den Oberflächen von Stahlgegenständen bilden, die mit Zink galvanisiert wurden. Wenn es speziell um Stahl geht, hilft die Verzinkung, ihn vor Rost zu schützen.
Ohne die Schutzfläche wäre es anfällig für die Feuchtigkeit aus dem Raumklima und den Kühlsystemen. Aber während das Zink ein Problem verhindert, kann seine Anwesenheit in einem Rechenzentrum zu anderen führen. Der Galvanikprozess verursacht eine erhebliche Menge an molekularem Stress. Zink-Overlay ist eine ausgezeichnete Barriere zur Verhinderung von Korrosion, aber die Passivierung setzt das Zink unter konstante Kompression und Belastung. Um den Druck zu verringern, kann sich das Zink nach außen ausdehnen, wodurch mikroskopisch kleine Filamente auf der äußeren Oberfläche dieser Platten gebildet werden.
Diese Filamente wachsen mit der Zeit, was zu Schnurrhaaren führt, die man mit bloßem Auge kaum beobachten kann. Während Zink-Whisker in älteren Rechenzentren ein häufigeres Problem sind, sind sie nicht ausschließlich dort zu finden. Sie können sich auf jeder verzinkten galvanisierten Metalloberfläche bilden. Für Rechenzentren kann dies die Plenumseiten von Doppelbodenfliesen, Sockeln, Stringern, Kabel- und Start- und Landebahnablagen und anderen infrastrukturellen Stützen bedeuten. Sie sind auf Holzkern-, Verbundholzkern- und Betonkernfliesen üblich.
Wenn Ihr Rechenzentrum ein HVAC-System mit Doppelboden verwendet und über ältere Bodenfliesen verfügt, können Probleme auftreten, die durch Zink-Whisker verursacht werden.
Wenn die Fliesen ohne Ersatz oder ordnungsgemäße Versiegelung belassen werden, können Zink-Whisker jahrelang ohne Störung wachsen. Leider gibt es keine Möglichkeit, sie zu verhindern oder das Wachstum zu stoppen, indem sich die Umweltbedingungen ändern. Sie verlängern sich unabhängig von Feuchtigkeit, Temperatur oder anderen äußeren Faktoren weiter. Ihre Existenz hängt ausschließlich von der molekularen Zusammensetzung des Metalls ab, was bedeutet, dass Sie, wenn Ihre Fliesen oder Infrastruktur mit Zink galvanisierten Stahl enthält, ein hohes Risiko haben, Probleme im Zusammenhang mit Zink-Whiskern zu haben.
Warum sind Zink-Whisker in Rechenzentren gefährlich?
Wie können diese winzigen Filamente Probleme für Ihr Rechenzentrum verursachen?
Es ist leicht anzunehmen, dass Ihr Rechenzentrum vor Zink-Whiskern sicher ist, da sie sehr schwer zu bemerken oder zu diagnostizieren sind.
Da sie sich auf den Unterseiten von Bodenfliesen und auf den strukturellen Stützen, die sie halten, bilden, befinden sie sich selten in Ihrer Sichtlinie – ganz zu schweigen davon, dass sie die Größe von Staubpartikeln haben. Sie beginnen jedoch Probleme zu verursachen, sobald die Schnurrhaare von der Zinkbeschichtung abbrechen, was jederzeit passieren kann.
Sie beginnen als mikroskopisch kleine Kristalle und können sich im Laufe der Zeit auf mehrere Millimeter Länge erstrecken, aber selbst der kleinste von ihnen kann große Probleme bedeuten. Viele äußere Kräfte können die empfindlichen Filamente abbrechen, vom Luftdruck bis hin zu beweglichen Kabeln. Jedes Mal, wenn Sie Fliesen entfernen oder verschieben, um Zugang zum Kühlsystem oder anderen Geräten unter dem Boden zu erhalten, können Hunderte gleichzeitig abbrechen.
Sobald sie sich gelöst haben, gelangen die Schnurrhaare in die Luftzirkulation Ihres Rechenzentrums. Sie folgen dem gleichen Zyklus, was bedeutet, dass die kühle Luft das Zink durch die Einlässe in Ihre Computer und Einheiten bläst. Aufgrund ihrer Größe können normale Luftfilter und Gehäuselüfter sie nicht auffangen, bevor sie in das Innenleben der Geräte gelangen. Wenn sie Ihre IT-Lasten passieren, können sie alles von intermittierenden Kurzschlüssen bis hin zu längeren Ausfällen und Geräteausfällen verursachen.
Die Filamente wirken wie kleine Drähte, da Zink ein besonders leitfähiges Material ist. Die Partikel werden auch durch den Galvanisierungsprozess elektrogeladen, wodurch die Schnurrhaare im Wesentlichen in Sicherungen mit geringer Kapazität umgewandelt werden. Wenn sie auf die empfindliche Hardware Ihrer Geräte treffen, wie z. B. Mikroschaltkreise, können die Verunreinigungen Ströme auf den Platinen verbinden oder sie stören, indem sie ihre eigene Ladung darstellen.
Abhängig von der Länge und Breite der Filamente kann jeder Whisker einen Gleichstromwiderstand (DC) von 10 bis 40 Watt aufweisen. Diese Ladung ermöglicht es den Filamenten, Einen Kurzschluss in Geräten zu verursachen. Da sie als Sicherungen fungieren, haben Zink-Whisker auch einen messbaren DC-Fixierstrom – oder die Strommenge, die zum Schmelzen der Sicherung benötigt wird – ausgedrückt in Milliampere (mA). Sie sitzen zwischen 10 mA3 und 30 mA3.
Wenn sie einen Kurzschluss verursachen, kann der Strom den Schnurrhaar verdampfen und keinen Beweis dafür hinterlassen, dass das Zinkfilament schuld ist. Wenn der Strom es nicht schmilzt, können der Luftstrom und das Entfernen der kurzgeschlossenen Leiterplatte auch den Schnurrhaar lösen. Diese häufigen Szenarien machen es relativ unmöglich, eine eindeutige Fehleranalyse durchzuführen und die Ursache des Problems zu diagnostizieren. Wenn es in Ihrem Rechenzentrum jedoch zu Kurzschlüssen oder einer Vielzahl anderer Symptome kommt und die Ursache nicht diagnostiziert wird, gelangen zinkhaltige Schnurrhaare weiterhin in Ihr Gerät, was zu elektrischen Komplikationen führt.
Die Fälle können sich auch im Laufe der Zeit verschlechtern, was bedeutet, dass ihr Zentrum ohne positive Identifizierung des Vorhandenseins von Zink-Whiskern schwerere Schäden und Geräteausfälle erleiden könnte. Sie können auch als Katalysatoren für Probleme wie Datenbeschädigung und Festplatten- oder Stromversorgungsausfälle dienen.
Symptome eines Zinkschnurrhaarproblems
Es kann schwierig sein zu erkennen, ob Zink-Whisker in Ihrem Rechenzentrum vorhanden sind oder nicht, insbesondere wenn Sie nur zeitweise Engpässe haben. Die Filamente selbst sind kaum sichtbar, und viele Fälle von Zink-Whiskern können auf NTF-Berichte (No Trouble Found) zurückgeführt werden. Selbst wenn in Ihrem Zentrum keines der Symptome auftritt, lohnt es sich, Ihre Fliesen und Bodeninfrastrukturelemente zu überprüfen. In den meisten Fällen können Sie jedoch frühe Anzeichen ihrer Anwesenheit in der Art und Weise erkennen, wie sie Ihre Ausrüstung beeinflussen. Je früher Sie vermuten und nach Zink-Whiskern suchen, desto weniger Schaden werden sie anrichten.
Das erste Anzeichen ist eine hohe Ausfallrate, die sich über eine Vielzahl von Anbietern und Maschinen erstreckt. Wenn bestimmte Geräte ständig kurzschließen, könnte es sich um ein Verdrahtungsproblem oder etwas im Zusammenhang mit dem Anbieter handeln. Aber wenn die Engpässe und elektrischen Probleme Geräte zufällig zu beeinflussen scheinen, könnten es Zinkfilamente in Ihrem Luftstrom sein. Zweitens, versuchen Sie, den Zeitpunkt der Mangelinstanzen zu beobachten. Ein zufälliges Muster kann immer noch bedeuten, dass Zink-Whisker eine Möglichkeit sind. Aber wenn es mehr Engpässe oder andere Probleme gibt, nachdem Sie Boden- oder Kabelwartungsarbeiten, Bauarbeiten, neu angeordnete schwere Geräte oder Bewegen von Bodenfliesen aus irgendeinem Grund durchgeführt haben, dann besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass es die Schuld von Zink-Whiskern ist.
Einige der häufigsten Probleme, nachdem Zinkfilamente in Ihren Luftstrom gelangen, sind intermittierende Kurzschlüsse, Spannungsabweichungen und Signalstörungen. Sobald die empfindlichen Mikroschaltkreise kontaminiert sind, kann das Vorhandensein von Zink-Whiskern zu vollständigen Geräteausfällen und Systemrückstellungen führen. Diese Probleme können eine Katastrophe für Ihr Rechenzentrum bedeuten und zu Ausfallzeiten, teuren Reparaturen oder Datenverlust führen. Wenn Sie eines dieser Probleme bemerken, insbesondere wenn sie in Gruppen oder kurz nach dem Verschieben von Geräten und Bodenfliesen auftreten, ist es wichtig, nach der Ursache des Problems zu suchen. Wenn Sie leer ausgehen, können Sie Zink-Whisker als potenziellen Verdächtigen zählen.
Wie man Zink-Whisker-Probleme löst
Sobald Sie Zink-Whisker als Ursache für Ihre elektrischen Probleme vermuten, ist es wichtig, dass Sie ihr Vorhandensein bestätigen und ihre Entfernung so schnell wie möglich planen. Sie weiter wachsen zu lassen, ist keine Option, wenn Sie sicherstellen möchten, dass Ihre Geräte und Daten sicher bleiben. Um Ihrem Center den besten Schutz zu bieten, müssen Sie schnell eine Lösung präsentieren.
Bestätigung der Diagnose
Bevor Sie die bestmögliche Lösung für Ihr Problem anbieten können, müssen Sie bestätigen, ob Zink-Whisker schuld sind oder nicht und wenn ja, woher sie kommen. Beginnen Sie mit einer visuellen Inspektion und wechseln Sie bei Bedarf zu einem Rasterelektronenmikroskop (REM).
1. Sichtprüfung
Zunächst können Sie eine Sichtprüfung des Bodenbelags durchführen. Während die Filamente schwer zu sehen sind, können Sie sie identifizieren, wenn Sie wissen, wonach Sie suchen müssen und wo Sie suchen müssen. Es ist immer noch eine Herausforderung, und die Methode garantiert nicht, dass Sie in der Lage sein werden, ihre Anwesenheit zu erkennen.
Stellen Sie sicher, dass Sie mehrere Proben aus verschiedenen Bereichen des Bodens entnehmen. Sie können ein oder zwei Kacheln aufheben, die keine sichtbaren Schnurrhaare haben, aber das bedeutet nicht, dass sie nicht woanders sind. Sie können auch auf Elementen Ihrer Bodenbelagsinfrastruktur erscheinen.
Sie können sich auch die betroffenen Leiterplatten von Ihren Geräten ansehen. Möglicherweise können Sie ein kleines Zinkfilament sehen, aber es besteht auch die Möglichkeit, dass es aufgrund des Kurzschlusses verdampft ist. Wenn kein Schnurrhaar vorhanden ist, schließt es sie nicht als mögliche Ursache aus. Denken Sie daran, dass Sie, wenn Sie Fliesen bewegen und den Bodenbelag inspizieren, viele dieser Filamente abbrechen können.
Es ist wichtig, so viel Sorgfalt wie möglich beim Bewegen von Fliesen zu verwenden, wenn Sie vermuten, dass sie Zink-Whisker darunter haben. Versuchen Sie, Ihre Untersuchung so weit wie möglich von sensiblen Geräten fernzuhalten. Wenn Sie die Fliesen hochziehen, entfernen Sie sie vorsichtig und langsam, bewegen Sie sie an einen sicheren Ort und legen Sie sie auf ihre Kante, bevor Sie sie flach auf den Boden legen, oberseite Seite nach unten.
Es ist am besten, Kacheln zu wählen, die wahrscheinlich schon lange nicht mehr verschoben wurden. Diejenigen, die häufige Verschiebungen sehen, haben möglicherweise nicht mehr viele Zink-Whisker zu beobachten, da die Bewegung sie frei bricht. Sobald Sie die Kachel umgedreht haben, suchen Sie nach einer matten, gleichmäßigen Farbe, einem Grau, das leicht glänzend erscheint, oder einer Textur, die Staub ähnelt. Wenn Sie es bewegen oder neigen, können Sie reflektierendes Funkeln oder leichtes Funkeln auf der Oberfläche bemerken, was typischerweise auf das Vorhandensein dieser Kristalle hinweist.
Kippen Sie die Fliese seitlich und suchen Sie mit einer Lupe genau nach 1 bis 10 Millimeter langen Filamenten, die wie kleine Haare aufstehen. Sie können auch ein Licht oder einen Laserpointer parallel zur Oberfläche leuchten lassen, da Dies Ihnen hilft, sie besser zu sehen. Wenn Sie irgendetwas davon beobachten, sind Zink-Whisker höchstwahrscheinlich die Quelle Ihrer elektrischen Probleme.
2. Rasterelektronenmikroskopie (REM)
Für einen besseren, genaueren Blick auf die Kachel ist es am besten, ein REM zu verwenden. Das SEM wird Ihnen helfen, das Vorhandensein der winzigen Schnurrhaare positiv zu identifizieren, da Sie dies mit bloßem Auge allein möglicherweise nicht können. Es ist eine der besten Verfügbarmethoden für Zink-Whisker-Tests. Um eine genauere Untersuchung durchzuführen, benötigen Sie zunächst Zugang zu einem SEM.
Beginnen Sie dann wie bei einer visuellen Inspektion – indem Sie eine Referenzfliese vorsichtig und vorsichtig hochziehen. Achten Sie darauf, es von empfindlichen Geräten wegzunehmen und achten Sie darauf, die Unterseite der Fliese nicht zu bürsten oder anderweitig zu stören. Wählen Sie auch eine Kachel, die in letzter Zeit nicht verschoben wurde, da die Wahrscheinlichkeit höher ist, dass sie noch beobachtbare Filamente enthält.
Sobald Sie eine Fliese ausgewählt und entfernt haben, schneiden Sie vorsichtig einen Abschnitt der Beschichtung ab und stören Sie die Oberfläche so wenig wie möglich. Montieren Sie dann den Schnitt mit doppelseitigem leitfähigem Klebeband oder einem anderen geeigneten Fixiermittel an Ihrem Mikroskoptisch. Sie können die Probe dann unter Ihr Elektronenmikroskop legen, um die Oberfläche genauer zu betrachten.
Es kann immer noch schwierig sein, die Filamente zu sehen, wenn Sie einen senkrechten Winkel mit Top-Down-Beleuchtung betrachten. Wenn Sie die Probe jedoch in einem vertikaleren Winkel neigen und ein Licht parallel zur Oberfläche leuchten, sollten die Zink-Whisker viel einfacher zu erkennen sein.
Entfernen von Zink-Whiskern
Zum Glück, sobald Sie das Vorhandensein von Zink-Whiskern identifiziert haben, sind sie nicht allzu schwer loszuwerden. Es kann einige Zeit dauern, und Sie müssen möglicherweise mit einem Spezialisten zusammenarbeiten, aber Sie sollten in der Lage sein, Ihr Rechenzentrum ohne Unterbrechung weiter zu betreiben.
Es ist ein allgemein überschaubarer Prozess, aber Sie müssen ihn einleiten, sobald Sie Zink-Whisker finden. Warten kann zu mehr Ausfällen und Schäden führen. Leider gibt es keine Methode zum Reinigen oder Beschichten der Fliesen, die Sie von Zink-Whiskern befreit.
Die Reinigung wirft mehrere Probleme auf – zum einen kann sie wieder mehr Schnurrhaare in Ihren Luftstrom einführen. Zweitens, da sie so winzig sind, gibt es keinen todsicheren Weg zu wissen, ob Sie sie alle entfernt haben oder nicht. Drittens wird es sie nicht davon abhalten, im Laufe der Zeit wieder zu wachsen. Im besten Fall verzögert die Reinigung das Problem vorübergehend. Beschichtungen bieten nicht viel mehr Schutz.
Solange diese Zinkgalvanik noch darunter ist, werden die Schnurrhaare aus dem molekularen Stress weiter wachsen. In einigen Fällen kann das Schnurrhaarwachstum dazu führen, dass die Beschichtung an einigen Stellen abplatzt und Ihrem Luftstrom einen sekundären Schadstoff hinzufügt. Der einzige Weg, um sicherzustellen, dass Sie alles loswerden, besteht darin, die Quelle der Schnurrhaare zu entfernen.
Unabhängig davon, ob sie auf den Unterseiten Ihrer Bodenfliesen oder anderen verzinkten Strukturelementen wachsen, ist es wichtig, sie alle durch neuere Alternativen zu ersetzen, die keine verzinkten galvanischen Oberflächen haben. Glücklicherweise haben die meisten Unternehmen solche Fliesen nicht mehr verfügbar gemacht, nachdem die Verbreitung von Schnurrhaaren in Rechenzentren mit älteren Bodenbelägen zu einem häufigen Problem wurde.
Der Austauschprozess erfordert ein erhebliches Maß an Sorgfalt und Vorsicht, da die Zink-Whisker während des gesamten Prozesses weiter abbrechen und in Ihren Luftstrom gelangen können. Bevor Sie mit dem Verschieben beginnen, ist es am besten, Ihren Luftstrom umzuleiten, zu reduzieren und einzudämmen, um zu verhindern, dass abgebrochene Schnurrhaare in Ihre empfindlichen Geräte gelangen. Sobald Sie Sicherheitsvorkehrungen erstellt haben, müssen Sie alle Fliesen oder Strukturelemente vorsichtig mit Zinkgalvanik entfernen. Beuteln Sie jedes Teil unabhängig voneinander, um Bruch zu vermeiden und die Anzahl der Partikel zu minimieren, die in die Luft Ihres Zentrums gelangen.
Wenn Sie mit einer Installationsfirma zusammenarbeiten, bietet diese professionelle Unterstützung. Arbeiter vor Ort sollten während des Rückbaus hocheffiziente Partikelluftmasken (HEPA) tragen, um das Einatmen von Zinkpartikeln zu verhindern. Nachdem alle verzinkten Elemente außerhalb Ihrer Mitte sind, verwenden Sie einen HEPA-Staubsauger, um das Luftplenum zu reinigen und alle losen Partikel im Kühlsystem zu entfernen.
Wenn der gesamte Bereich sauber und ohne Verzinkung ist, können Sie mit der Installation neuer Bodenbeläge beginnen. Es ist wichtig, so viel wie möglich zu ersetzen, um zukünftige Vorkommnisse zu verhindern. Es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass einige Schnurrhaare abbrechen und durch Ihr Rechenzentrum schweben, selbst wenn Sie die größte Sorgfalt walten lassen. Um zu verhindern, dass sie nachträglich in Ihre Geräte und IT-Lasten gelangen, können Sie HEPA-Filter in Ihrem gesamten Rechenzentrum installieren, da sie kleinste Zinkpartikel auffangen und absorbieren können.
Wie können Zink-Whisker verhindert werden?
Der beste Weg, um zu verhindern, dass Zink-Whisker Ihr Rechenzentrum beeinträchtigen, besteht darin, sicherzustellen, dass sie gar nicht erst wachsen können. Die Filamente können nur auf Metall wachsen, das auf der Oberfläche eine Zinkgalvanik aufweist, da der Beschichtungsprozess den Druck verursacht, der dazu führt, dass sich das Zink ausdehnt und Schnurrhaare wächst.
Wenn Sie einen neuen Bodenbelag neu installieren, achten Sie darauf, Fliesen zu wählen, die nicht die gleiche Beschichtung haben, da dies den Zyklus der elektrischen Probleme fortsetzt. Aber Sie möchten sicherstellen, dass sie immer noch einen angemessenen Schutz vor Korrosion haben, da Rost auch ein gefährlicher Schadstoff für Rechenzentren ist. Einige der führenden Produkte verfügen über eine feuerverzinkte Zinkbeschichtung.
Es liefert immer noch eine Zinkschicht auf der Oberfläche des Metalls, trägt es jedoch ohne die gleiche Galvanisierungsspannung auf, die eine Expansion verursacht. Auf diese Weise erhalten Sie das gleiche Maß an Rostschutz ohne die Schnurrhaare. Es gibt auch viele Produkte, die Pulverbeschichtungen zur Rostprävention verwenden. Es ist in der Regel nicht so effektiv wie die Feuerverzinkung, aber es ist weniger teuer und bietet ein hervorragendes Schutzniveau für Situationen, in denen Sie keine große Menge an Rostschutz benötigen.
Die Beschichtung sorgt für eine gleichmäßige, verdeckte Oberfläche, die besser funktioniert als Farben. Die meisten Bodenfliesen für Computerräume und Rechenzentren werden heute mit Aluminium oder Stahl hergestellt, daher ist es ein Muss, Produkte zu finden, die mit korrosionsbeständigen Oberflächen versehen sind. Aber es gibt viele Möglichkeiten, die alten Versionen durch galvanisiertes Zink zu ersetzen. Solange Sie Ihr Rechenzentrum von verzinkten galvanisierten Metallen befreien, sollten Sie keine Probleme mit Zink-Whiskern haben.