風冷可以提高風扇轉(zhuǎn)速來提高散熱效果，然而，這并非可持續(xù)發(fā)展。首先，提高轉(zhuǎn)速帶來的能耗增加是非線性的，而且，隨著風速的提高，散熱收益不斷收窄。同時，風扇轉(zhuǎn)速提高增加的噪音和震動，還會影響服務器的可靠性。
相比之下，液冷散熱通過直接接觸散熱片的液體帶走熱量，通常具備更好的散熱效果，能夠壓制更大的散熱功耗。同時，液冷的方案不僅省去了風扇的噪音和震動，還能讓芯片穩(wěn)定維持在較低的溫度區(qū)間，避免了瞬時溫度升高，從而降低故障率，延長設備的使用壽命。
現(xiàn)階段，第五代英特爾至強的TDP已經(jīng)來到了350瓦，風扇需要在較高的轉(zhuǎn)速區(qū)間才能滿足這一級別處理器的散熱需求。未來，隨著更高TDP處理器的出現(xiàn)，而且考慮到還有包括GPU在內(nèi)的各種AI加速器，單臺服務器的功耗只會越來越高，由此可見數(shù)據(jù)中心急需由風冷向液冷的轉(zhuǎn)化。
同時，綠色云圖CEO 胡世軒還提到了業(yè)內(nèi)對液冷市場的預測報告，報告指出，2023年是液冷的技術驗證階段，而后新建數(shù)據(jù)中心會有較大比例會采用液冷技術。
總之，在可見的未來，數(shù)據(jù)中心從風冷轉(zhuǎn)向液冷是大勢所趨。
常見的數(shù)據(jù)中心液冷技術方案
簡單了解一下液冷。數(shù)據(jù)中心液冷技術主要分為浸沒式和冷板式，每種又包含單相和雙相兩種。
先來看浸沒式液冷。單相浸沒式液冷可以使用合成油或氟碳化合物液體。其中，氟碳化合物散熱效果更好，但易揮發(fā)的特性容易對環(huán)境造成影響，而雙相浸沒式液冷目前只能使用氟碳化合物。
冷板式液冷方案中，單相方案以水為導熱介質(zhì)，散熱效果好且環(huán)境友好，但存在液體泄漏的風險。雙相冷板方案也用了氟碳化合物，雖然散熱能力更出色，但技術更新穎、更復雜，產(chǎn)業(yè)鏈還有待完善。
英特爾作為行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈紐帶，素來與生態(tài)保持著密切溝通，如今也正以實際行動推動著液冷技術的落地和發(fā)展。在技術選型上，英特爾支持環(huán)境保護，希望減少或是禁止使用含氟化合物的方案。
?？松梨诓粌H是一家石油和天然氣公司，也能提供散熱用的冷卻液。埃克森美孚產(chǎn)品解決方案業(yè)務部門亞太區(qū)產(chǎn)品總監(jiān)王欣指出，合成油冷卻液在安全性、性能和成本效益方面有顯著優(yōu)勢，而氟化液有不易降解的有害物質(zhì)，一些地區(qū)已經(jīng)限制甚至禁止使用氟化液，所以，合成油冷卻液是更好的選擇。
考慮到環(huán)保需求，含有氟化液的雙相散熱方案，就遠不如單相冷板和單相浸沒式方案更具優(yōu)勢。如果同時又考慮到安全性，想要避免漏液風險，最好的選擇就是采用合成油的單相浸沒式液冷方案。
綠色云圖CEO 胡世軒介紹稱，2023年6月，三大運營商發(fā)布的《電信運營商液冷技術白皮書》明確了液冷技術的范圍，只納入單相浸沒和冷板技術，排除了噴淋和相變等其他液冷技術。
事實上，單相浸沒式液冷技術具備很多優(yōu)勢。最主要的是，它的技術相對簡單，即將服務器完全浸沒在冷卻液中，服務器工作時產(chǎn)生的熱量通過泵驅(qū)動冷卻液循環(huán)，將熱量帶走，從而實現(xiàn)散熱。
提高單相浸沒式液冷的散熱表現(xiàn)
從實際部署來看，單相浸沒式液冷技術因其簡單、可靠和成本較低而受到廣泛關注和歡迎。然而，這一方案最大的問題是散熱能力上限不高，而且，如果單純通過提高液體流量來增強散熱，效果并不明顯。
英特爾資深技術專家表示研究后發(fā)現(xiàn)，即使提高液體流速，大部分的冷卻液并不會流經(jīng)散熱器，無法帶走更多熱量，導致芯片溫度只能降低1-2度。
這也主要歸因于流經(jīng)散熱器的液體較少，因此，為提高流經(jīng)散熱器的液體流量，英特爾推出G-Flow浸沒式液冷技術。通過在散熱器和機柜液體出口之間建立一個連通的管道，利用重力或泵的吸力來加速流體通過散熱器。
在這套方案中，冷卻液從機柜底部泵入腔體，當冷卻液超過散熱器表面時，會沿著管道流下出口。這個過程主要依靠重力驅(qū)動，簡單高效，流經(jīng)散熱片的液體也會增多。
英特爾資深技術專家表示，在液面高度差為1米的情況下，理論上可以將液體流速加速至4.4米/秒。而傳統(tǒng)自然對流趨動下，液體流速僅為幾毫米/秒，這套方案將流速提高了幾百倍。
考慮到流體黏度和流動損失，即使達不到理論數(shù)值，也依然可以顯著提高流速，提高流經(jīng)散熱器的液體流量，因為所有被泵入的液體都要經(jīng)過散熱器，最終大大提高了散熱效率。
為了讓這一技術真正快速用起來，英特爾考慮了設計要保持簡單，成本要較低，客戶實施的風險要低，同時，還要通過模塊化設計提高系統(tǒng)的靈活性和適應性。
事實上，這套新的散熱方案對服務器、對機柜的改動都非常小，可以在無需引入新技術的前提下完成。它與現(xiàn)有的冷板散熱方案有些相似之處，但它只有出水管，沒有進水管，也完全不用擔心泄露導致短路。
對服務器而言，只需兼容新的散熱器，底部支持新的轉(zhuǎn)接板即可。機柜要做的就是增加固定轉(zhuǎn)接板的構(gòu)造。中間的轉(zhuǎn)接板可根據(jù)服務器的具體形狀和接口位置定制，確保在更換服務器時無需改動機柜結(jié)構(gòu)。
英特爾資深技術專家表示，未來如果這一技術得到廣泛認可，會進一步簡化改造過程。
與產(chǎn)業(yè)伙伴合作來推廣新技術
任何新技術都離不開產(chǎn)業(yè)生態(tài)各方的支持，為了驗證和推廣這項新技術，英特爾聯(lián)合服務器合作伙伴，液冷技術提供商以及液冷產(chǎn)品解決方案供應商做了很多驗證工作。
據(jù)了解，英特爾已經(jīng)與新華三和中興通訊兩家服務器廠商合作，對服務器進行內(nèi)部改造。秉承開放的態(tài)度，未來英特爾希望與更多服務器領域的合作伙伴展開合作。
為了確保冷卻液的兼容性，英特爾還與?？松梨诤献鏖_展了一系列實驗。?？松梨诤陀⑻貭栐诮]式液冷方面有長期的合作關系，英特爾對其產(chǎn)品的各方面表現(xiàn)都非常有信心，其研發(fā)實力可以幫助解決在可靠性、兼容性等方面的問題。
從王欣的介紹中了解到，?？松梨谟袑ｉT的團隊負責液冷解決方案，?？松梨谂c包括英特爾在內(nèi)的芯片廠商、液冷產(chǎn)業(yè)鏈廠商以及超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心都有合作。針對浸沒式液冷場景，?？松梨谕瞥隽薊MDC系列產(chǎn)品來推動行業(yè)實現(xiàn)更高的散熱表現(xiàn)。
此外，英特爾還與液冷產(chǎn)品解決方案供應商綠色云圖和立訊技術開展了合作，這部分合作伙伴負責設計機柜和冷卻分配單元（CDU），期間英特爾也與合作伙伴攜手解決了很多在實踐中遇到的問題。
在溝通過程中，綠色云圖CEO 胡世軒表示看好液冷市場的未來發(fā)展，盡管現(xiàn)階段冷板技術的應用比例略高，但浸沒式液冷技術的需求增長速度也非常快。
今年4月，英特爾與生態(tài)伙伴合作推出了首臺樣機。目前，這臺樣機在實驗室里已經(jīng)順利運行了兩個多月，而且測試結(jié)果符合此前預期。
英特爾資深技術專家表示，這一方案可以把基于合成油的單相浸沒式液冷的散熱能力，其上限提高1倍甚至是2倍，可以滿足千瓦級芯片散熱需求。
