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目前,冷板式的液冷技術(shù)已經(jīng)比較成熟,具備了產(chǎn)業(yè)化的可行性。但對于更具革命性的浸沒式液冷技術(shù),仍然處于發(fā)展初期。據(jù)了解,液冷服務(wù)器的用戶主要還是大型數(shù)據(jù)中心和超級計算中心,這些用戶對于高密度擴展、綠色節(jié)能、機房靜音的需求比較迫切,已經(jīng)有一些用戶開始使用液冷服務(wù)器,不過對于企業(yè)級應(yīng)用,無論是普通的服務(wù)器,還是大型數(shù)據(jù)中心,液冷技術(shù)的普及之路還剛開始。

　　(1)國內(nèi)服務(wù)器液冷技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

　　目前國內(nèi)知名的多個設(shè)備、軟件廠商推出了液冷服務(wù)器系統(tǒng)產(chǎn)品,包括曙光、華為、神威藍光等。

　　曙光推出的TC4600E-LP液冷服務(wù)器是以原有風冷型刀片為原型,進行了液冷改造設(shè)計,除去CPU和顯卡的風冷式散熱器,改造為液冷冷板。圖5為TC4600E-LP液冷服務(wù)器的前、后視圖。

　　TC4600E-LP采用CPU冷板技術(shù)以及先進的防泄漏技術(shù),具有以下優(yōu)越的性能:

　?、亠L扇功耗降低70%,具有更優(yōu)的整機效率;

　　②CPU可超頻運行,計算性能提高12%;

　?、跜PU核溫可降低30℃,平均無故障工作時間延長50%,具有更高的可靠性;

　?、茉肼暠蕊L冷板機型低20dB(A),具有更低的噪音指數(shù);

　?、萦捎谔幚砥鞯臒崃客ㄟ^水冷帶走,不需要安裝大量的機房專用精密空調(diào);

　?、抟豪湎到y(tǒng)采用30℃的常溫進水,可以實現(xiàn)全年自然冷卻,PUE值輕松降至1.2以下。

　　華為公司的液冷刀片服務(wù)器采用高集成LCS(Liquid Cooling System)設(shè)計,在1個標準的42U機柜中通過部署三臺裝配有高性能冷板(CH121 CH140刀片服務(wù)器)的E9000融合架構(gòu)刀片服務(wù)器,即在部署96個2路刀片服務(wù)器的情況下,對86%的器件進行液體冷卻，相比傳統(tǒng)的風冷散熱設(shè)計可實現(xiàn)50%～60%的能耗降低，有助于將數(shù)據(jù)中心PUE值降至1.2以下。華為公司間接液冷服務(wù)器如圖6所示。

　　神威藍光公司的間接液冷服務(wù)器中的冷卻用水是內(nèi)部封閉循環(huán),是來自礦泉水廠處理過的純水。中間是鋁制液冷散熱板。神威藍光公司的間接液冷服務(wù)器的優(yōu)勢是集成度高,水冷散熱高效,可在一個機柜內(nèi)存放更多的CPU,僅依靠9個運算機柜就達到了很高的運算能力。神威藍光間接液冷服務(wù)器如圖7所示。

　　目前國內(nèi)有很多企業(yè)已經(jīng)開始研發(fā)液冷服務(wù)器產(chǎn)品,但截至目前,大部分企業(yè)使用液冷技術(shù)多采用純水作為冷媒。眾所周知,含雜質(zhì)的水是電的良導(dǎo)體,一旦冷媒泄漏,與主板上的塵埃等雜質(zhì)混合,后果不堪設(shè)想。且選用水作為冷媒,是利用水的溫升帶走發(fā)熱元件的熱量,只利用了水的顯熱,并沒有發(fā)揮其全部功效,還有很大的潛能可以發(fā)揮。

　　(2) 國外液冷服務(wù)器的現(xiàn)狀

　　國外液冷服務(wù)器的用戶主要還是大型數(shù)據(jù)中心和超級計算中心,已經(jīng)有一些用戶開始使用液冷服務(wù)器。比如美國國家安全局、美國空軍、CGG、ORANGE、VIENNA科學計算集群、日本東京工業(yè)大學已經(jīng)使用了Green Revolution Cooling的浸沒式液冷技術(shù),美國AFRL、ERDL、法國TUTAL、歐洲AWE等使用了SGI的液冷服務(wù)器,德國LRZ已經(jīng)使用了聯(lián)想(原IBM)的Next Scalen x360 M5冷板式液冷服務(wù)器。

　　IBM的新SuperMUC超級計算機中心(LRZ)Super MUC與IBM xiData Plex均采用了水冷技術(shù),即采用40℃的溫水作為IT設(shè)備制冷的冷媒工質(zhì)。比起普通的風冷系統(tǒng),這種水冷系統(tǒng)的散熱效率高4000倍,能耗也大幅度降低。除此之外,其產(chǎn)生的熱水可以給萊布尼茲超級計算機中心園區(qū)的其他生活建筑供熱,每年可節(jié)約125萬美元。IBM間接液冷服務(wù)器如圖8所示。

　　Green Revolution Cooling推出的直接式液冷系統(tǒng)是把服務(wù)器浸沒在一種礦物油中進行降溫,浸沒其中的戴爾R730機架服務(wù)器的CPU溫度為30℃左右。Green Revolution Cooling直接式液冷系統(tǒng)如圖9所示。

　　Asetek的液冷機柜是在室外側(cè)充分利用室外冷源,實現(xiàn)自然冷卻,節(jié)約數(shù)據(jù)中心的運維成本。模塊化設(shè)計為數(shù)據(jù)中心提供了最大的可擴展性。以1U服務(wù)器(功耗為500W,其中CPU及內(nèi)存功耗為400W)為例,80%(400W)的熱負荷來自于CPU及內(nèi)存,采用液冷散熱,剩余20%(100W)的熱負荷采用風冷散熱。PUE值由1.61下降至1.08,單機柜每年節(jié)省電費7784美元,能使數(shù)據(jù)中心節(jié)能50%,密度增加2.5倍。Asetek的液冷機柜如圖10所示。

　　按照美國IDC公司的預(yù)測,移動產(chǎn)品和數(shù)據(jù)等的總量,今后還會持續(xù)高速增長,數(shù)據(jù)中心必須要高密度配置服務(wù)器。為了應(yīng)對這樣的變化,制冷技術(shù)也需要隨之改變。實際上,IDC于2016年3月,以美國的各類數(shù)據(jù)中心的運營商為對象實施的問卷調(diào)查中,有高達42%的受訪者表示,其公司最大的數(shù)據(jù)中心采用了液冷技術(shù)。

　　對于單臺服務(wù)器而言,使用液冷服務(wù)器能高效準確制冷,節(jié)能降耗,降低噪音。而且由于液體的比熱容大,能吸收大量的熱量而自身溫度不會明顯變化,使得CPU在突發(fā)操作時不會引起內(nèi)部溫度瞬間大幅度變化,因此允許CPU超頻工作,提高了服務(wù)器的使用效率和性能。

　　對于機柜而言,由于省掉了機房專用空調(diào),因而節(jié)能、降噪。而且由于液冷服務(wù)器的冷卻能力優(yōu)良,能在單位空間內(nèi)布置更多的刀片服務(wù)器,提高熱流密度,因此節(jié)省占地面積。

　　對于數(shù)據(jù)中心而言,雖然增加了泵和工作液體循環(huán)系統(tǒng),但是省掉了整個空調(diào)系統(tǒng)以及基礎(chǔ)設(shè)施層,也無須地板下送風和冷熱通道封閉技術(shù),能節(jié)省更多的成本。且能在有限的空間內(nèi)容納更多的服務(wù)器,從而得到更高的效率。此外,由于泵的噪聲很小,整個液冷系統(tǒng)的噪音相比于風冷系統(tǒng)要小得多,可達到“靜音機房”的效果。

　　此外,液冷服務(wù)器可以不受海拔和地域的限制,在任何地方均能正常工作。而機房專用空調(diào)系統(tǒng)則不同,在不同緯度和海拔的地區(qū),必須考慮當?shù)氐那闆r進行設(shè)計調(diào)整。

　　因此,液冷服務(wù)器可廣泛應(yīng)用于超級計算機和大型服務(wù)器的散熱,為大規(guī)模計算中心和數(shù)據(jù)中心的散熱問題提供優(yōu)異的解決方案,從而大大降低了PUE值。

　　目前,冷板式的液冷技術(shù)已經(jīng)比較成熟,具備了產(chǎn)業(yè)化的可行性。但對于更具革命性的浸沒式液冷技術(shù),仍然處于發(fā)展初期。據(jù)了解,液冷服務(wù)器的用戶主要還是大型數(shù)據(jù)中心和超級計算中心,這些用戶對于高密度擴展、綠色節(jié)能、機房靜音的需求比較迫切,已經(jīng)有一些用戶開始使用液冷服務(wù)器,不過對于企業(yè)級應(yīng)用,無論是普通的服務(wù)器,還是大型數(shù)據(jù)中心,液冷技術(shù)的普及之路還剛開始。

（來源 機房360）