STEIGENDE GEFAHREN FÜR DIE PHYSISCHE IT-SICHERHEIT UND GEWAPPNET SEIN FÜR

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1 STEIGENDE GEFAHREN FÜR DIE PHYSISCHE IT-SICHERHEIT UND GEWAPPNET SEIN FÜR DIE ZUKUNFT Konventionell war es üblich, zur Verhinderung von Ausfällen und Funktionsstörungen der Elektronik, die Qualität der Server-Kühlungsluft bezüglich ihrer Temperatur, Feuchte sowie dem Staubgehalt zu überwachen und zu regeln. Diese Qualitäts-Kriterien der Rechenzentrumsluft haben sich jedoch in den letzten Jahren, bedingt durch die 2 nachfolgend genannten Gründe deutlich verschoben: Durch die RoHS Vorschriften, mit einem Verbot der Verwendung von gefährlichen Stoffen auf Platinen, musste hauptsächlich Blei durch Silber, bzw. Silberlegierungen, ersetzt werden. Die Leistungssteigerung moderner Server erhöhte sich in den letzten Jahren von Generation zu Generation teilweise um ein Vielfaches, was zu einer extremen Miniaturisierung der eingesetzten IT-Komponenten führte. Den Server-Herstellern ist es zwar gelungen, ihre Hardware gegenüber klimatischen Einflüssen immer resistenter zu machen. trotzdem stieg in den letzten Jahren die Ausfallrate von Servern deutlich an. Seite 1 von 8

2 Der Grund für die steigenden Elektronik-Ausfälle liegt darin, dass die beiden oben aufgeführten Gründe einen deutlich höheren Korrosions- Anstieg generieren, als durch die bessere Klimaverträglichkeit der Server kompensiert werden kann. RoHS Vorschriften Beim Ersatz des Bleis durch Silber, bei welchem man sich hauptsächlich an den guten elektrischen Daten des Silbers orientierte, machte sich die wesentlich höhere Korrosionsempfindlichkeit des Silbers gegenüber schwefelhaltigen Luftbelastungen, verglichen mit Blei, bemerkbar. Außerdem hat die starke Zunahme der Silber-Korrosion dazu geführt, dass ein Großteil der Zerstörung innerhalb der Chips auftritt. Im Gegensatz zu früher, als sich die großflächige Kupfer-Korrosion auf den Platinen-Oberflächen (Creeping Copper Corrosion) zeigte, welche sich mit dem bloßen Auge meistens gut erkennen ließ, lässt sich die heute auftretende Silberkorrosion an versteckten Anschlüssen, sowie im Innern von Schaltkreisen nur noch durch aufwendige Analysen und Komponenten-Schliffen, wenn überhaupt, erkennen. Seite 2 von 8

3 Das hat auch dazu geführt, dass die heute dominierende Silber-Korrosion, oftmals nicht mehr als solche erkannt, sondern vereinfacht als Elektronische Alterung fehlinterpretiert wird. Diese Problematik wurde aber im IT-Bereich noch nicht entsprechend zugeordnet, so dass die erhöhte chemische Ausfallrate, trotz klimaresistenterer Hardware nicht als solche erkannt wird. ANSI/ISA hat sich aber, nach Erkennung dieses Sachverhalts entschieden, in ihrer überarbeitete Norm (2013), die Silberkorrosion gegenüber der Version von 1985 nicht nur neu aufzunehmen, sondern auch noch mit einem deutlich verschärften Grenzwert gegenüber der Kupferkorrosion. Die beiliegende Tabelle zeigt eine deutsche tabellarische Kurzübersetzung. Englisches Original können Sie bei unter folgendem Link bestellen. ( Miniaturisierung der IT Komponenten Die in den letzten Jahren erfolgte, und auch in den kommenden Jahren weiter zunehmende Miniaturisierung der IT-Komponenten, führte verständlicherweise zu einer deutlichen Erhöhung der Korrosionsneigung, welche sich in den kommenden Jahren auch noch weiter verstärken wird. Wie kann die chemische Korrosion vollständig, oder zumindest weitgehend, als Ursache der IT-Elektronik-Ausfallrate ausgeschaltet werden? Korrosions-Coupon CCC+ Als erster Schritt sollte die chemische Luftbelastung als solche erkannt werden. Hierzu wird mit dem Korrosions-Coupon CCC+ ein System angeboten, mit dem die Korrosionsfilmstärke direkt erfasst werden kann. Alternative Analysemethoden messen die verschiedenen korrosiven Gase einzeln, mit folgenden Einschränkungen: 1. Ist eine genaue Messung der geringen Konzentrationen verschiedener Gase selbst durch hochmoderne Analysensysteme überhaupt nicht möglich. Seite 3 von 8

4 2. Die gegenseitige Beeinträchtigung dieser Gase untereinander, zusammen mit dem Einfluss von Temperatur- und Feuchte, machen eine hochkomplizierte Korrelationsrechnungen erfordern, um eine genaue Filmstärke zu errechnen. Die Darstellung zeigt einen solchen einfachen Coupon mit seinen wesentlichen Bestandteilen: Einem Kupfer- und einem Silber-Streifen, sowie einem Chip zur Erfassung der Temperatur und Luftfeuchte. Der Coupon wird für eine Dauer von 30 Tagen dem zu testenden Klima ausgesetzt, und dann über elektrolytische Reduktion, einem vom BATELLE- Institut Ohio, USA patentierten Verfahren, in USA analysiert. Das Analysenprotokoll zeigt sämtliche Kriterien die zu Beurteilung der Luftkorrosivität von Bedeutung sind: Die erfasste Korrosionsfilmstärke von Silber und Kupfer. Anzeige Einheit gem. ANSI/ISA Normdirekt in: Angström/30Tage Die entsprechende ISA korrosionsklasse :(G1, G2, G3 + Gx) Qualitative Indikation bezüglich der Korrosionsquelle. Chemische Filterung der Rechenzentrumsluft Auf Basis der Coupondaten lassen sich Typ und Kombination der Chemischen Trockengranulat-Filter selektieren. Ziel dieser Filtermedien ist es, die korrosive Luftbelastung irreversibel soweit chemisch aufzunehmen, um mit Sicherheit die G1 Klasse der ANSI/ISA Norm für Kupfer und Silber zu erreichen. Aufbau von Filteranlagen Eine chemische Luftfilteranlage kann konzipiert werden zu Filterung: der zuzuführenden Frischluft der Umluft sowie einer Kombination beider Systeme. Auf Basis der Gegebenheiten bei der zu konzipierenden Filteranlage haben wir uns für folgende Filtertechnologie entschieden: Seite 4 von 8

5 Prinzip Frischluftfilterung Diese Technologie stellt sicher, dass ein RZ garantiert ohne Ausfälle und Störungen durch korrosive Einflüsse, mit einem Minimum an Frischluft betrieben werden kann, sofern sich im RZ keine internen Korrosionsquellen befinden. Die Wirkung dieser Filtertechnologie beruht jedoch auf der Anforderung, dass im RZ ein Überdruck gegenüber der Außenatmosphäre von: Pa. sicher gestellt werden kann. Grund für diese Forderung ist, dass generell vorhandene Leckagen zwischen RZ und Außenatmosphäre zu einem Luftwechsel von: Innen nach Außen, und nicht umgekehrt erfolgen sollen. Je dichter das RZ abgeschirmt werden kann, desto weniger Luft wird benötigt, um die spezifizierte Druckdifferenz zu erreichen und das bedeutet: Geringere Kosten, durch: ein kleineres Filtersystem geringer Verbrauch an Filtermedium geringe Luftströmung geringer Differenzdruck Aufnahme- Systeme für chemische Filtermedien Auch hier haben wir ein großes Spektrum an Systemen, welche ich aber nur summarisch erwähnen möchte: Wir unterscheiden hier zwischen: Tiefbettfilter (System für hohe Belastungen, mit extrem hoher Effektivität.) Flachbettfilter (Module mit unterschiedliche Betttiefen) PURAFILTER (Kombination von Partikel- und chemischen Filter) PuraGrid Aufbau der Filtersysteme, um nachweißbare Ergebnisse zu erzielen. Erfassung der technischen Daten: Ziel der Filterung: G1 Konditionen im Elektronikraum mit Sicherheit zu erreichen. Gewünschte Filtertechnologie: Frischluft Umluft (kombiniert) Luftbelastung Dichtigkeit des Elektronikraums Größe des Elektronikraums Unterschied zwischen Umluft- und Frischluft-Filterung: Bei Umluft-Filterung strömt die Luft kontinuierlich durch das Medium-Bett (ca. 5 10x /Std.) Bei Frischluft-Filterung durchströmt die Luft das Medium nur 1x. D.h. dass man beim Frischluftfilter wesentlich größeren Wert auf die By-Pass Dichtigkeit legen muss, Seite 5 von 8

6 besonders unter Berücksichtigung der geringen Konzentrationen von nur wenigen ppb, die bereits Korrosion erzeugen. Für das vorgestellt Referenzprojekt haben wir uns für ein PuraGrid System entschieden, basierend auf folgenden Voraussetzungen: Kleine bis mittlere Rechenzentren, Mit einer begrenzte Außenluftbelastung, Hoher geforderter By-Pass Sicherheit und geringer Differenzdruck Definition der Anwendung Unser Projekt beinhaltet ein kleines Rechenzentrum mit einer Fläche von ca. Differenzdruck zwischen RZ und Außenatmosphäre Frischluftmenge zur Absicherung korrosionsfreier Innenluft: Innenstadt-Lage einer Kleinstadt, ohne größere Verkehrs- und Industrie-Belastung 100 qm 10 Pa 400 cbm/std. Zur Beurteilung der Außenluft-Korrosionsbelastung wurde diese aus 2 Richtungen erfasst. Außenluft West Seite 6 von 8

7 Die Luftbelastung zeigt sowohl bei Silber- und Kupfer obere G2 Korrosion, Hierbei dürfte besonders die Silberkorrosion von Interesse sein. Die Tatsache dass sich bei Silber Korrosion Ag 2 S bildet aber kein Cu 2 S zeigt an, dass die Korrosion durch SO 2 und nicht durch H 2 S erzeugt wurde. Außenluft Ost Die Korrosionsneigung von Silber und Kupfer verhält sich vergleichbar zur Außenluft West. Gesamtbeurteilung: Klasse G2, die durch das ebenfalls erfasste Chlor um eine Klasse angehoben werden muss: Belastungsklassifikation: G3. Überprüfung der Rechenzentrumsluft nach ca. 1 Jahr Betrieb Seite 7 von 8

8 Ziel dieser Untersuchung war der Nachweis unserer abgegebenen Garantieleistung, dass sich die Belastung der RZ- Luft sowohl bei Kupfer als auch Silber innerhalb der G1 Grenzwerte gem. ANSI/ISA bewegt. Grenzwert Kupfer: 300 A/30 Tage Erreichter Wert Kupfer: 47 A/30 Tage Grenzwert Silber: 200 A/30Tage Erreichter Wert Silber: 65 A/30 Tage Grenzwert Cl2: 0% Erreichter Wert Cl2: 0% Zusammenfassung der Ergebnisse: Durch unser chemisches Filtersystem haben wir sowohl für Silber als auch Kupfer Deutlich untere G1-Werte erreicht Die Luftbelastung durch Cl2 wurde auf 0% gefahren. Klaus Dolge DOLGE Systemtechnik GmbH Seite 8 von 8