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PUE更低,散热上限更高!英特尔G-Flow浸没式液冷解决方案让服务器享受“无死角”散热

轻聊 2024-07-12 08:15:25
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天气热,回家就想泡个澡,解乏又舒服。但对于7*24闷在铁盒子里工作的服务器来说,避免高温的方法并不多,通常只能加大风扇转速,把行级空调再开足一点。但这样不仅费电、费钱、影响PUE,多个风扇高速旋转所带来的震动也经常成为服务器损坏的元凶……

既然给服务器吹风扇、开空调已经无法满足需求,那么给服务器也“泡个澡”行不行呢?

英特尔联手多领域伙伴,把液冷玩出新花样

浸没式液冷并非新话题,早在十年前,不少长时间高负载运行的HPC系统就开始尝试浸没式液冷。通过将服务器整体浸泡沸点极低的蒸发式冷却液中,数据中心不仅能彻底解决TDP 300瓦等级的CPU发热问题,为高负载运行创造稳定环境,更能完全摆脱风扇,并实现所有部件的无死角散热和长期更低的硬件故障率。

更重要的是,相对于传统的空调+风扇+冷热通道散热方式,浸没式液冷能够将数据中心的PUE从原来的2.x、3.x降至1.2甚至1.1附近,效益立竿见影。

只不过……这样的低沸点冷却液通常含氟且极易挥发,很大程度上增加了人们对环境和健康影响的担忧。因此,即便在该项技术已经演进十余年的现在,使用这类蒸发式冷却液的浸没式液冷数据中心仍旧较少。但如此优秀的技术又怎能因为这点困难就放弃呢?!


于是近期,英特尔发布了新一代G-Flow浸没式液冷解决方案。通过使用几乎不挥发的全合成冷却液和优化浸没式机柜设计,G-Flow方案不仅克服了冷却液挥发所带来的隐忧,更对冷却液的热循环进行了创新的设计规划,使方案的能耗更低、效率更高、散热上限也更高。

“泡澡+淋浴”二合一,服务器散热新解

G-Flow浸没式液冷方案的原理并不复杂,但却充满巧思。

G-Flow方案总装剖面图

G-Flow的机箱更像是一个盛满冷却液的水槽,而服务器则以“前面板向下”的方向垂直插入G-Flow机箱的轨道内;此时服务器会完整浸没在冷却液中。

CPU散热原件

同时,方案还会在服务器的CPU上安装一个带有散热鳍片的“漏斗型”散热器,并用管道将漏斗下方与机箱底部的冷却液腔体连通。由于“漏斗型”散热器的位置比机箱内的液面位置更低,所以冷却液会受重力影响,自动经过“漏斗型”散热鳍片回到G-Flow机箱底部。而这也是G-Flow——“重力流”名称的由来。

流经CPU鳍片的冷却液会将CPU热量带走,而G-Flow机箱底部的冷却液腔体中也有对应制冷结构,能够利用机房冷却水来给冷却液降温。降温后的冷却液则会由水泵重新泵入G-Flow机箱的服务器上方,由此实现冷却液的内部循环。

G-Flow的浸没+喷洒方式相当于让服务器“泡澡”,给CPU“淋浴”,完整满足了服务器整机的“无死角”散热需求,不仅原理简单,解热能力也有大幅提升。

参与方案研发的英特尔资深技术专家表示:由于方案使用重力来促使冷却液自然流动,因此流经CPU的冷却液速度可以被精确量化。以标准纵深长度机架式服务器为例,G-Flow机箱顶部的液面与底部腔体之间的高度差约为1米,在带入冷却液本身流动性等参数之后,CPU散热鳍片的冷却液流速可达到4.4m/s。

实际测试中,如果仅依靠CPU发热导致的冷却液冷热对流,CPU散热鳍片表面的冷却液流速仅有几毫米每秒。相对于此,G-Flow方案所产生的4.4米/s冷却液流速效率提高了数百倍。这不仅能带来方案整体散热能力的大幅提升,也意味着方案足以应对未来相当长时间的CPU功率进化,使方案生命周期更长,TCO成本更低。

作为方案的主要设计方,绿色云图CEO胡世轩也表示:依靠重力来加速冷却液流动的浸没式液冷方案已经在用户现场实际部署运行超10年时间,至今依旧稳健运行,方案整体可靠度非常高。换言之,新的G-Flow方案能够覆盖常规数据中心10-12年的整个生命周期,为用户持续提供高能效、低PUE的绿色价值。

同时,G-Flow方案仅需每平米1吨左右的地板承重能力,与传统数据中心相同,几乎无需额外的风火水电改造成本。同时,由于散热效率更高,G-Flow方案也能提供与传统机柜部署方式相近的整体密度。

G-Flow方案所使用的冷却液采用全合成方式生产,是性质稳定的石化类产品,由埃克森美孚提供。简单来说,这种冷却液与汽车使用的全合成机油类似,不易燃、不挥发、耐高温、抗氧化;在机房和机柜环境中,能够保持超长时间的性质稳定和循环使用。

对此,埃克森美孚产品解决方案业务部门亚太区产品总监王欣也表示:G-Flow方案所使用的冷却液属于埃克森美孚的EMDC系列,是专为ICT行业设计的浸没式冷却液产品。EMDC系列冷却液以PAO聚阿尔法烯烃为基础,是埃克森美孚发明的专利产品,已经在各类场景中积累了数十年的实践使用经验,品质非常稳定。凭借专为数据中心场景改进的配方和庞大且稳定的产能,埃克森美孚能够与用户及ICT产业相伴而行,助力数字基础设施不断挑战能效巅峰。

共建绿色未来,不止要巧思,更要合作与远见!

以硬核技术打底,G-Flow方案用简单的结构和设计大幅提升了浸没式液冷的整体散热能力和可靠性、持久性;G-Flow方案的巧思值得点赞。

而在G-Flow方案的背后,则是基础架构规模愈发庞大的宏观趋势。伴随数字化进程的不断深入和AI等新型应用的广泛应用,行业对基础架构的需求正在快速攀升。而作为ICT领域的上游环节,以英特尔为代表的芯片及平台提供商也要想尽办法推出算力更强、性能更多样的产品。但由此所带来的芯片功率提升也成为无法回避的现实。

庆幸的是,英特尔正在通过工艺制程的进化和广泛的跨产业链合作,不断为行业提供与算力匹配的各类基础架构整体方案,助力ICT行业在应对实际业务挑战的同时,实现能效领域的新突破。

2024年1月,英特尔已经联合伙伴推出了《全液冷冷板系统参考设计及验证白皮书》,为行业提供了完整的冷板式液冷系统参考设计和验证方法,为冷板式液冷的大规模落地应用夯实了基础。而作为散热能力更强、能效上限更高的新方案,G-Flow浸没式液冷也有望在多方的合作推动下获得更广泛的应用,成为后续散热方案的有力候选者。

伴随合作范围的持续扩展和创新方案的不断累积,英特尔也在为ICT和半导体技术的长期可持续发展打好基础,提前为行业攻坚克难、铺路架桥。由此,更多用户也才能在数字化转型和绿色发展的道路上顺风顺水、行稳致远。

英特尔凭借跨产业链的合作范围、开放的合作态度以及更长远的眼界,将持续推出更多如G-Flow一般的高效基础架构巧思方案;而最终获益的不仅是用户和产业,更是我们的环境和整个地球。

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