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适用于数据中心和边缘应用的 液冷技术
IT 设备技术的变化一直是基础设施中制冷解决方案研发的主要驱动力。尽管液冷已在大型主机和高性能计算(HPC)中部署多年,但当今对云、物联网、人工智能和边缘应用的需求再次引发 IT 技术的变化,这迫使人们重新审视液冷及新技术的研发。对数据中心能效和可持续性的关注日益增加,也使数据中心行业所面临的压力不断增加,要求其开发和采用液冷系统等高效的制冷基础设施。第 279 号白皮书《采用液冷技术的五大原因》描述了考虑这项技术的原因。数据中心所有者和设计人员经常对液冷的一些基本问题存在疑惑,比如: • 为什么液冷在传热方面优于风冷? • 液冷解决方案包括哪些类型? • 每种液冷方法的优缺点是什么? • 应该依据哪些标准在不同的液冷技术之间做出选择? 在本白皮书中,我们将解答上述问题,并提供如何选择适合您应用的液冷方法的相关指导。 风冷 vs. 液冷 IT 设备散热的主要方法是将气流流经设备机箱。对于常规的服务器,70%-80%的热量由 CPU 产生,其余热量则来自外围设备,例如内存、电源、机械硬盘、固态硬盘(SSD)等。随着图形处理器(GPU)的使用日益增加,IT 机箱内部产生的热量也在进一步增加。一块 GPU 芯片的功率可以超过 400 瓦,和英特尔最新一代的至强处理器这样的多核 CPU 的 400 瓦功率基本持平。 在同样单位体积下,液体吸收热量的能力更高。因此液冷技术能够更高效地散热,以及让芯片能够更高效地工作(例如,提升时钟频率)。此外,热量可以通过干冷器,或者通过冷却塔(在温度较高的环境中)散发到大气中。有时,热量可以转移到其他地方(例如区域供热)循环利用。 我们在附录中提供了水和空气之间传热能力的详细比较。 液冷对于数据中心应用来说并非新鲜事物。液冷的最初使用可以追溯到上世纪 60 年代,当时在 IBM 大型主机中用于解决固态设备的散热难题,这些固态设备包装紧凑且容许的工作温度较低。不过,在上世纪 90 年代初,随着互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的出现,取代了双极型半导体技术,功耗也随之降低。结果,气流对流冷却再次成为 IT 设备默认的制冷方式。 目前,气流对流冷却在数据中心中仍占主导地位,但是液冷在电竞游戏、区块链挖矿和高性能计算(HPC)应用等需要采用更高算力的特殊服务器的场合中,得到了更广泛的采用。液冷尚未在整个数据中心行业得到更广泛的采用,主要原因在于通过增加逻辑核心数量来保持合理的功率极限,已能够满足计算需求。此外,数据中心行业普遍较为保守,新技术和架构的普及缓慢。 |