技术@液冷如何给“火热”的数据中心降温？
一、序言
如果列举目前数据中心领域有哪项技术是又冷又热的 ， 液体冷却肯定榜上有名 。 所谓冷是指液冷的散热效率高 ， 对于计算功率密度大的设施有良好的降温作用；所谓热则是指液冷的发展势头火热 ， 在业内的认可度和关注度越来越高 。 上世纪60年代开始 ， 液冷已经被用在大型计算机上 ， 但因为热负荷不高的情况下风冷成本更低也更安全 ， 液冷产业并未得到太大发展 。 随着移动互联网的发展 ， 数据中心需应对的业务复杂度日益提高 ， 功率密度快速增长 ， 数据中心因此变得越来越“热” ， 在绿色高效的发展压力下 ， 液冷技术强势回归 。
二、需求分析
1. 5G
如今互联网已经成为第四次工业革命的核心推动力 ， 伴随着此次工业革命的发展 ， 人类生活的方方面面都在发生改变 ， 尤其表现在数据流量需求持续猛增、网络负荷大幅提高 。 5G是全世界期待的解决网络通信问题、打开万物互联大门的钥匙 ， 作为支撑5G的重要基础设施之一 ， 基站承担着处理和传输海量数据的重任 ， 此过程中会产生大量的废热 ， 据统计 ， 基站本身占用了通信网络传输总能耗的80% 。 随着5G的深化和应用场景的落地 ， 这些基站散热问题或可以依靠液体冷却来解决 。 目前 ， 诺基亚已在芬兰的一栋大楼部署了全球首个液冷基站系统 ， 并将回收的基站废热用于楼内供暖 ， 有效降低了能源消耗 。
2. 边缘计算
数据中心建设有一条经验 ， 一个10.5kW的服务器机架每分钟需要1200CFM的冷却空气 ， 这些空气每分钟流量足以填满一个11平方米、楼高3米的机房空间 ， 单是移动这些空气就需要大量的能量 。 液体冷却系统可以比风冷系统提供更高的冷却性能 ， 但却不需像风冷那样耗费过多空间 ， 它对机房的体积要求要小得多 。 换言之 ， 优化设计的液体冷却解决方案将使数据中心能够在更小的空间内提供更多的计算能力 。 边缘数据中心为了靠近业务端通常设计得较小 ， 并且为了适应业务需求而需容纳更多的高密度硬件设施 ， 液冷可以满足边缘数据中心所期望的小空间和高性能特征 ， 有能力成为未来边缘数据中心的理想制冷解决方案 。
3. 人工智能
从通用的CPU到GPU（图形处理单元）、FPGA（现场可编程门阵列）和ASIC（专用集成电路） ， 新一代AI处理器的出现使得强大的机器学习分析程序能顺利运行 ， 为现代AI提供了动力支撑 。 然而 ， 人工智能场景的计算量和迭代需求都非常高 ， 服务器等设备通常会采用集群部署AI加速器的方式提升算力 ， 因此 ， 单台服务器的功率越来越高 ， 数据中心基础设施的冷却能力越来越紧张 。 以谷歌为例 ， 其专为人工智能业务设计的TPU pod计算机 ， 升级一代（从2.0到3.0）功耗增加了8倍 ， 为此不得不在数据中心中使用液冷散热 。 未来 ， 随着越来越多的企业和组织开始运用机器学习提供AI解决方案即服务 ， 设备散热的需求会更快驱动液冷的实施和落地 。
正是关注到液冷面对数据中心新业务展现出的良好前景 ， 中国信息通信研究院云计算与大数据研究所数据中心部自2016年便开始进行数据中心液冷技术研究、标准制定、测试验证等各项工作 ， 并取得了标准、书籍、白皮书、奖项等阶段性成果 。
本文插图
图1 液冷项目获得2019“数博会”黑科技大奖
三、液冷技术分析
液冷技术是通过液体循环介质将大部分热量带走 ， 单台服务器需求风量降低 ， 机房整体送风需求也随之降低 ， 可以达到削减散热系统消耗的效果 ， 以此促进数据中心的绿色化进程 。 目前来看数据中心液冷主要有间接液冷和直接液冷两种主流技术路线 ， 间接液冷以冷板式为主 ， 技术成熟度较高；直接液冷以浸没式为主 ， 散热效率较高 。 直接液冷同时也涌现出喷淋式等新形态 ， 目前尚处于发展初期 ， 公开展示的研究和实践成果较少 ， 具有一定发展潜力 。
推荐阅读
- 「A1canton」智慧酒店震撼来袭——虚拟现实VR篇，五大技术革新传统酒店
- 人民网@【战“疫”说理】疫情防控中如何有效实现经济复苏？
- 「北京头条客户端」科技部：将加大对前沿技术研发的攻关和支持力度
- 『财经涂鸦』三七互娱爆发的秘密：该用技术公司估值模型来看它了
- 『车家号』高低功率如何选？后期改装就能“低变高”了吗？，同一款发动机
- 手机、眼镜如何消毒？清洁要从细节做起
- 『音频』iOS如何导入百度云的音频（易剪和易剪多轨版）
- 2020年你应该关注的8大技术趋势，眺望曙光TVP线上技术闭门会纯享实录
- 十大突破性技术-NMN，叫你如何选择最好的NMN
- 妙家影视■如何计算低压开关柜铜排用量？这是我见过最漂亮的文章！