作者M(jìn)ichael McNerney,Supermicro

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,我們見(jiàn)證了一些史上最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)的誕生,但它們也是到目前為止散熱問(wèn)題最嚴(yán)重的計(jì)算機(jī)。自英特爾和AMD最新一代CPU問(wèn)世之后,計(jì)算機(jī)處理性能的巨大改進(jìn)我們有目共睹,但這也意味著功耗和熱量的劇增。與此同時(shí),隨著CPU和GPU性能的提高,傳統(tǒng)的冷卻方法更難以應(yīng)對(duì)新型芯片所產(chǎn)生的熱量。因此在本系列文章的第一部分,我們將探討帶動(dòng)液體冷卻技術(shù)成為新發(fā)展方向的多重因素。

正如一些行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者所指出,這種性能提升的代價(jià)是使能源效率顯著降低。時(shí)新CPU的散熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)為270至280瓦,而時(shí)新GPU的散熱設(shè)計(jì)功耗幾乎翻了一倍,最高可達(dá)500瓦。這意味著如今的服務(wù)器光是計(jì)算系統(tǒng)就需要2000瓦以上的功率。一旦將存儲(chǔ)和內(nèi)存也考慮進(jìn)去,那么功耗將變得相當(dāng)驚人,對(duì)于大多數(shù)數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō),這是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題。環(huán)境空氣冷卻方法的散熱量和散熱速度存在局限性,而這個(gè)問(wèn)題僅通過(guò)加速冷卻風(fēng)扇的話,仍無(wú)法有效解決。

如Uptime Institute所述:“服務(wù)器的熱增量是以通過(guò)服務(wù)器進(jìn)氣和排氣之間的溫差來(lái)度量。”如果該系數(shù)過(guò)高,那么空調(diào)系統(tǒng)所供應(yīng)的空氣量將不足以調(diào)節(jié),導(dǎo)致較熱的空氣返回進(jìn)氣系統(tǒng),逐漸產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象。眾所周知,處理器在攝氏80度(華氏176度)的溫度下持續(xù)運(yùn)行,最終將會(huì)損壞電子器件。

由于未來(lái)幾代CPU和GPU只會(huì)加劇這一問(wèn)題,為防止關(guān)鍵數(shù)據(jù)中心應(yīng)用出現(xiàn)故障,企業(yè)和制造商也紛紛開(kāi)始探索新的技術(shù)、設(shè)計(jì)和方法。為了有效應(yīng)對(duì)新型CPU和GPU產(chǎn)生的熱量,我們亟需替代性冷卻系統(tǒng)。

體冷卻優(yōu)于空氣冷卻

大多數(shù)行業(yè)企業(yè)都選擇了液體冷卻,包括正在投資新數(shù)據(jù)中心的微軟和惠普公司。這是一個(gè)較新的發(fā)展方向,主要是為了滿足對(duì)于更好冷卻方案不斷增長(zhǎng)的需求。對(duì)液冷硬件的投資和開(kāi)發(fā)極大地?cái)U(kuò)展了供應(yīng)鏈,使液冷比以往任何時(shí)候都更實(shí)惠、更可用。但這還不是最重要的因素。

最重要的因素很簡(jiǎn)單:液體的導(dǎo)熱系數(shù)比空氣高,因此能夠更加有效地散熱。此外,由于液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)得更加封閉,熱量可以在一個(gè)地方導(dǎo)入液體,而在另一個(gè)地方從液體(和系統(tǒng))中散出,也就是說(shuō),液冷能夠更好地將熱量從系統(tǒng)中排出,而不是像空氣冷卻那樣在服務(wù)器內(nèi)部持續(xù)對(duì)流。

雖然液冷的資本支出成本更高,但考慮到每個(gè)機(jī)架都構(gòu)建了一個(gè)定制的防水冷卻系統(tǒng),并配備了必要的水箱和泵,其運(yùn)行成本反而要低得多。傳統(tǒng)的空氣冷卻裝置往往需要在冷卻上耗費(fèi)大量的電力,因此從電力成本和處理性能的角度來(lái)說(shuō)都不比液冷高效。

此外,不同于風(fēng)冷解決方案的是,液冷實(shí)際上可以提高CPU的性能,因?yàn)榧幢銠z測(cè)出熱極限時(shí),CPU也不必節(jié)流。如果您要將硬件超頻,那么這一點(diǎn)尤為重要,液冷可以幫助您達(dá)到風(fēng)冷無(wú)法企及的性能水平。

順應(yīng)發(fā)展潮流

最后,與傳統(tǒng)的空氣冷卻方法相比,較新液冷裝置不僅具有能效更高、可持續(xù)、尺寸更小和更加安靜的特點(diǎn),而且還能夠以更快的速度冷卻更多部件,從而提高計(jì)算性能。在液冷裝置中,熱節(jié)流不再那么重要,數(shù)據(jù)中心操作人員可以更加安全地將硬件超頻,并達(dá)到以前風(fēng)冷裝置無(wú)法達(dá)到的性能水平。

鑒于上述原因,整個(gè)行業(yè)在構(gòu)建新數(shù)據(jù)中心時(shí)競(jìng)相采用液冷設(shè)計(jì)。雖然空氣冷卻可以滿足過(guò)去幾代微處理器的需求,但企業(yè)若想將性能最大化,液冷是當(dāng)前最理想的選擇。

作者簡(jiǎn)介

Michael McNerney是Supermicro的市場(chǎng)營(yíng)銷與網(wǎng)絡(luò)安全副總裁。他在企業(yè)級(jí)硬件領(lǐng)域積累了20多年的豐富工作經(jīng)驗(yàn),并在產(chǎn)品戰(zhàn)略和軟件設(shè)計(jì)方面創(chuàng)造了優(yōu)秀的業(yè)績(jī)。在加入Supermicro之前,Michael還曾在Sun Microsystems和惠普公司擔(dān)任過(guò)領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)。

審核編輯：符乾江