來(lái)源:IDC圈
縱觀人類歷史,每次技術(shù)革新都伴隨著生產(chǎn)要素和生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展。如今,隨著全球算力日益增長(zhǎng),數(shù)據(jù)中心單位空間中產(chǎn)生的熱量正在不斷增加、功率密度持續(xù)增大。賽迪顧問(wèn)預(yù)測(cè),快速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)中心算力將推動(dòng)高功率單機(jī)柜快速普及,預(yù)計(jì)到2025年全球數(shù)據(jù)中心平均功率達(dá)到25kW。“雙碳”背景下, 數(shù)據(jù)中心“降耗增效”的綠色發(fā)展需求迫切,液冷作為一種具備更強(qiáng)散熱能力的制冷技術(shù),正在受到市場(chǎng)持續(xù)關(guān)注。
算力競(jìng)速開(kāi)啟 冷板式液冷應(yīng)用廣泛
近年來(lái),隨著英特爾、華為、浪潮、聯(lián)想、阿里等企業(yè)在液冷領(lǐng)域不斷探索,正加速推動(dòng)液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施商業(yè)化的進(jìn)程。科智咨詢預(yù)計(jì),到2025年,中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模將從2019年的114.7億元達(dá)到849.5億元。
2019-2025年中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模(單位:億元)
數(shù)據(jù)來(lái)源:科智咨詢
注:液冷數(shù)據(jù)中心應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模包含配套機(jī)電設(shè)備,液冷解決方案以及液冷服務(wù)器等。
目前,常見(jiàn)的數(shù)據(jù)中心液冷方式主要包括冷板式、噴淋式和浸沒(méi)式三種。其中,冷板式液冷主要應(yīng)用于一般高密度的數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域,該技術(shù)發(fā)展較早,是目前成熟度最高、應(yīng)用最廣泛的液冷散熱方案,對(duì)促進(jìn)當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的綠色發(fā)展、降低PUE有不可或缺的重要作用。
但在應(yīng)用階段,對(duì)于用戶來(lái)說(shuō),始終存在兩大疑慮:一個(gè)是成本相較風(fēng)冷仍然較高,一個(gè)是存在漏液風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。英特爾攜手生態(tài)伙伴緊密合作、聯(lián)合創(chuàng)新,于2022年發(fā)布了《英特爾高效能數(shù)據(jù)中心白皮書(shū)》《綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實(shí)踐——冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》(下稱《冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》)兩份白皮書(shū),將冷板式液冷技術(shù)發(fā)揮到極致、同時(shí)解決這兩大棘手難題。
英特爾高效能數(shù)據(jù)中心白皮書(shū):
https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/now/data-centric/high-performance-dc-green-dual-carbon-strategy.html
綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實(shí)踐 —— 冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考
https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/now/data-centric/liquid-cooling-cold-plates-design-reference.html
用科技全方位守護(hù) 一站式消除用戶疑慮
近年來(lái),圍繞降低PUE這一關(guān)鍵指標(biāo),整個(gè)ICT產(chǎn)業(yè)都在積極采用創(chuàng)新技術(shù)和模式。英特爾也不例外,在芯片、服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品等領(lǐng)域,不斷進(jìn)行創(chuàng)新技術(shù)迭代。依托數(shù)十年在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的創(chuàng)新和領(lǐng)導(dǎo)地位,英特爾提供了可持續(xù)性的數(shù)據(jù)中心處理器技術(shù),全新的可拓展處理器可以通過(guò)內(nèi)置加速器更高效地實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先性能,從而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)級(jí)的功率節(jié)省。同時(shí),基于英特爾及其生態(tài)伙伴多年的積累與實(shí)踐,推出了“四橫三縱”矩陣型綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)框架(“綠菜單”), 提供了一系列整體解決方案和參考設(shè)計(jì),將散熱技術(shù)置于關(guān)鍵地位,旨在有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的“降耗增效”,將PUE維持在1.25以內(nèi)。
科技賦能,系統(tǒng)性解決冷板式液冷兩大棘手難題
1、全方位、立體化解決方案,應(yīng)對(duì)高成本
1)簡(jiǎn)易設(shè)計(jì),滿足冷卻需求還能降低成本
冷板式液冷是指采用液體作為傳熱工質(zhì)在冷板內(nèi)部流道流動(dòng),通過(guò)熱傳遞對(duì)熱源實(shí)現(xiàn)冷卻的非接觸液體冷卻技術(shù)。在常規(guī)設(shè)計(jì)中,為了提高冷卻性能,需要盡可能多地增加冷板內(nèi)部微通道與液體的接觸面積,因此在冷板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上,往往也會(huì)比較復(fù)雜。但問(wèn)題也隨之而來(lái),設(shè)計(jì)越復(fù)雜,成本就越高。面對(duì)這一難題,英特爾聯(lián)合眾多生態(tài)伙伴發(fā)布的《冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》給出了一份綠色高效的解決方案,在“液冷部件的設(shè)計(jì)考量”方面,冷板的設(shè)計(jì)主要通過(guò)帶有簡(jiǎn)易內(nèi)部流體通道的模塊結(jié)構(gòu)來(lái)提高冷卻性能、降低成本。
2)模塊化生產(chǎn),提高生產(chǎn)效率
數(shù)據(jù)中心“模塊化”建設(shè)方式,可以為數(shù)據(jù)中心建設(shè)層面實(shí)現(xiàn)碳中和提供強(qiáng)有力支持。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心模式相比,通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)的冷板式液冷解決方案,搭配專業(yè)冷媒,覆蓋CPU、內(nèi)存等主要部件,能夠顯著降低成本。英特爾通過(guò)積極行動(dòng)和創(chuàng)新技術(shù),與生態(tài)伙伴開(kāi)放合作,驅(qū)動(dòng)全棧聯(lián)動(dòng)節(jié)能,系統(tǒng)化減少碳足跡。
在合作伙伴比赫的《數(shù)據(jù)中心液冷整體解決方案》中,應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心廣泛的液冷需求,采用模塊化+標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)一站式解決方案,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心冷板式液冷項(xiàng)目快速集成落地。作為唯一通過(guò)INTEL認(rèn)證的冷板液冷方案集成商(截止2022年底),比赫在項(xiàng)目落地過(guò)程中,實(shí)行各個(gè)模塊獨(dú)立設(shè)計(jì)、廠內(nèi)預(yù)制、獨(dú)立包裝、現(xiàn)場(chǎng)去工程化安裝。整個(gè)模塊化操作方案分為外冷設(shè)備及管道模塊、一次側(cè)CDU及管網(wǎng)模塊、二次側(cè)CDU及管網(wǎng)模塊、集群環(huán)網(wǎng)模塊四個(gè)模塊組成部分,四個(gè)模塊全部獨(dú)立包裝和安裝。
3)標(biāo)準(zhǔn)化提升質(zhì)量、規(guī);档统杀、差異化合作共贏
《冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》白皮書(shū)提出,標(biāo)準(zhǔn)化是推進(jìn)液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展的關(guān)鍵。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化可以有效地降低液冷應(yīng)用的技術(shù)門(mén)檻和成本門(mén)檻,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī);。
目前,英特爾正在與液冷零部件廠商、OXM廠商以及大批終端用戶一起來(lái)推動(dòng)冷板式液冷各個(gè)部件的標(biāo)準(zhǔn)化工作。通過(guò)零部件設(shè)計(jì)質(zhì)量要求和驗(yàn)證方法的制定,將整個(gè)行業(yè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)從及格提升到優(yōu)質(zhì)。然后從優(yōu)質(zhì)提升到優(yōu)秀這個(gè)階段,英特爾倡導(dǎo)生態(tài)伙伴創(chuàng)新共贏,通過(guò)差異化的方式吸引更多上下游客戶進(jìn)入液冷行業(yè),持續(xù)降低整個(gè)行業(yè)平均成本,最終讓用戶享受到更加實(shí)惠的價(jià)格。以鏟齒產(chǎn)品為例,在實(shí)現(xiàn)規(guī)模化以前,整個(gè)生產(chǎn)流程會(huì)經(jīng)歷很多步驟消耗大量工時(shí),非常繁瑣。規(guī);院,直接用壓鑄沖壓機(jī)就可以節(jié)省掉很多工時(shí)和流程,降低工藝成本,從而間接降低用戶成本。
2、穩(wěn)健泄漏預(yù)防策略,科技化解漏液風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題
對(duì)冷板式液冷技術(shù)來(lái)說(shuō),成本與漏液這兩個(gè)問(wèn)題本身也存在內(nèi)部邏輯聯(lián)系:真正解決漏液風(fēng)險(xiǎn)才是實(shí)現(xiàn)降低成本的根本所在。簡(jiǎn)單說(shuō),泄漏風(fēng)險(xiǎn)越低,用戶就越放心,用得人就越多,規(guī)模效應(yīng)就越大,成本就越低。
1)通過(guò)全新的技術(shù)設(shè)計(jì)和制造工藝降低泄漏風(fēng)險(xiǎn)
冷板式液冷系統(tǒng)主要包括水冷板(water cold plate)、管道(tube)、 快換接頭(quick disconnect coupling)、分液器(Manifold)、冷卻液分配單元(CDU)與室外冷卻設(shè)備等組件,任何一個(gè)組件和安裝環(huán)節(jié)處理不好,都有出現(xiàn)漏液風(fēng)險(xiǎn)的可能性。
對(duì)于冷板式液冷來(lái)說(shuō),發(fā)生泄漏可能性最多的地方就是各個(gè)接口位置,比赫采用改進(jìn)的接口設(shè)計(jì)工藝,最大程度降低了運(yùn)行過(guò)程中的接口泄漏概率。為了降低人工操作失誤帶來(lái)泄漏風(fēng)險(xiǎn),產(chǎn)品采用防呆設(shè)計(jì),并通過(guò)扣壓機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化安裝。同時(shí)還制造了包括依據(jù)Intel UQD規(guī)范設(shè)計(jì)的快換接頭,實(shí)現(xiàn)單次插拔泄漏量小于1/6 液滴(連續(xù)插拔6次,允許一滴滴落)或小于0.5毫升,這種快換接頭支持?jǐn)?shù)據(jù)中心液冷系統(tǒng)工作過(guò)程中帶液插拔,大幅提高了維護(hù)效率。
2)全方位漏液感知與干預(yù)系統(tǒng)守護(hù)安全
為了最大限度降低漏液帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),英特爾和生態(tài)伙伴比赫采用了一套對(duì)用戶來(lái)說(shuō)體驗(yàn)可謂極致的漏液感知與干預(yù)系統(tǒng),可以第一時(shí)間確定泄漏的發(fā)生位置,并通過(guò)服務(wù)器自我保護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)和報(bào)警。
通過(guò)漏液傳感器LEAK SENSORS,包括漏液檢測(cè)繩LEAK SENSORS ROPE在內(nèi)的檢測(cè)設(shè)備,直接檢測(cè)漏液,在第一時(shí)間發(fā)送警報(bào),并將漏液信息,包括時(shí)間、位置等提交給系統(tǒng)管理員。
考慮到工作人員響應(yīng)時(shí)間周期內(nèi),依然存在漏液造成損失的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題,《冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》白皮書(shū)還提出了更進(jìn)一步的自動(dòng)干預(yù)方式,包括自動(dòng)電氣和流體干預(yù),也就是當(dāng)檢測(cè)到泄漏通知時(shí),IT設(shè)備自動(dòng)斷電,同時(shí)冷卻液自動(dòng)停止工作。這可以更大限度地避免大量硬件設(shè)施暴露接觸到泄漏液體中,從而方便維修,進(jìn)一步降低損失。
以人為本,用戶至上,極致體驗(yàn)
1、低毒防腐的冷卻工質(zhì)
本著以人為本的原則,踐行用戶至上,充分考慮到冷卻工質(zhì)對(duì)人、自然環(huán)境和服務(wù)器帶來(lái)的污染和腐蝕問(wèn)題,《冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》主要推薦了純水液(水基冷卻工質(zhì))以及毒性較低的丙二醇(防凍液)等作為冷卻工質(zhì)。為了彌補(bǔ)冷卻工質(zhì)品質(zhì)和系統(tǒng)腐蝕可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),防止因顆粒物、碎屑和細(xì)菌污染而引起的操作可靠性問(wèn)題,同時(shí)考慮到維護(hù)的便利性,還采取了計(jì)劃周期性的維護(hù)和計(jì)劃外的突發(fā)維護(hù)干預(yù),使用冗余設(shè)計(jì)來(lái)保障液冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線維護(hù)。
2、防高壓噴濺設(shè)計(jì)
在冷板式液冷系統(tǒng)中,冷卻工質(zhì)在流動(dòng)過(guò)程中如果壓力過(guò)大,也會(huì)增加漏液風(fēng)險(xiǎn),而且會(huì)對(duì)工作人員和設(shè)備造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)《冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》,液冷系統(tǒng)及其部件需要符合當(dāng)?shù)匕踩?guī)范,依據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)針對(duì)IT設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)(IEC60950-1和IEC62368-1)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了防止出現(xiàn)高壓噴濺風(fēng)險(xiǎn),還要求服務(wù)器的進(jìn)液口位置配置專門(mén)的防水錘閥門(mén),全方位保障用戶安全。
面向未來(lái),聚力綠色可持續(xù)發(fā)展
“書(shū)同文,車同軌,行同倫”。作為國(guó)際領(lǐng)先的科技公司,節(jié)能、減碳、綠色、可持續(xù)化一直是英特爾公司的一個(gè)重要戰(zhàn)略目標(biāo)。面向未來(lái),英特爾和他的生態(tài)伙伴們正攜手深化合作創(chuàng)新,不斷深入探討液冷技術(shù),推進(jìn)IT設(shè)備、算力設(shè)施,尤其是作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)底座的數(shù)據(jù)中心進(jìn)一步降耗增效,釋放整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)和科技生態(tài)之力,助力中國(guó)為全球可持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。
春夏秋冬,周而復(fù)始。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部,持續(xù)發(fā)熱的電子元器件需要24小時(shí)不間斷冷卻。而每一滴冷卻液的靜靜流淌,都離不開(kāi)科技與人性的倍加呵護(hù)。
文章內(nèi)容僅供閱讀,不構(gòu)成投資建議,請(qǐng)謹(jǐn)慎對(duì)待。投資者據(jù)此操作,風(fēng)險(xiǎn)自擔(dān)。
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9月14日,2024全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析專題論壇在沈陽(yáng)成功舉辦。