一、服务器风冷散热
风冷散热是电子设备乃至服务器最主流的散热方式，风冷散热的三要素：低温、风量、散热面积。其中，低温可以为设备提供友好的散热环境，风扇可提供散热所需要的风量，散热面积则通过散热器的设计来保证。
一般的服务器散热开发流程为：架构设计、mockup、EVT(工程样机验证)、DVT（设计样机验证），各阶段涉及到的具体开发与测试工作项如下。
其中散热方案设计要素包含4个方面：产品内部关键器件的发热量、风扇选型、散热器设计、风扇调控策略等。
- 发热量
分析梳理产品内部关键器件布局、额定发热功率、对应的温度规范。
- 风扇选型
首先，根据产品架构内可用风扇空间来选择风扇尺寸，例如，可从以下几个角度来确定风扇尺寸：
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- 支持风扇冗余 – 那是不是要双转子风扇？
- 深度65mm – 挑56mm的风扇？
- 宽度有410mm – 可以用80mm x 4PCS或60mm x 6PCS?
其次，评估系统阻抗及所需风量，分析该系统是偏风量型还是偏风压型，通过风扇的串、并联，可分别提高系统风量、风压，根据不同的系统类型做出合理的风扇串并联排布。
风扇串并联对风压、风量的影响示意
评估好系统阻抗与风量后，在与风扇厂商进行风扇规格核对时，要重点关注：
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- 电压、电流——用于进行连接器选型与定义
- 最大风量、最大风压——风量与阻抗匹配苹果
- 噪音值——噪音评估使用
另外，需要跟硬件针对风扇连接器的pin定义进行对齐与统一设计，确保风扇正常供电及信号输入输出反馈。
- 散热器设计
根据器件发热量及功率密度选择合适的方案：
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功率密度 |
部件种类 |
散热方案 |
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高密度发热器件 |
CPU, GPU, etc. |
• Heat pipe 热管 • Vapor Chamber 均热板 • EVAC • Thermosyphon • 3DVC |
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低密度发热器件 |
CPU/DIMM VR, PCH, NIC, 存储chipset, etc. |
铝挤HS |
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3W以内 |
BMC等 |
N/A |
高密度发热器件常用散热器方案：
低密度发热器件常用散热器方案：铝挤散热片。
散热器界面导热材料选型（Thermal Interface Material，简称TIM）：界面导热材料用在发热器件与散热器/散热片中间。单体封装、封装尺寸较大的高密度发热器件常用thermal grease即导热硅脂，而多阵列分布、单个晶体尺寸较小的低密度发热器件常用thermal pad即导热胶垫。如下为常用导热硅脂类型举例。
- 风扇调控策略
风扇调速基本算法类型有：线性调节、PID调节、其他调速、组合调速等。
完整的风扇调控策略需要包含以下要素：
二、其他服务器散热技术方向——液冷技术
技术层面，随着关键器件（CPU、GPU等）功率快速攀升，风冷散热逐渐遭遇瓶颈/天花板。即便一些新的风冷解决方案随可支持350W+单芯片功率，但对风扇依赖程度高、散热功耗及噪音更高，导致风冷PUE居高不下、整体TCO难以控制。政策层面，随着全球能源资源愈发紧张，针对国际挑战，国家提出碳中和/双碳等政策，各地政府针对大型数据中心PUE及用电控制更严苛、且出台阶梯用电电价政策。而液冷有效提升PUE、技术及市场均渐趋成熟。
液冷技术目前主要有三个方向：冷板式、浸没式、喷淋式。在云计算及数据中心行业，应用较多的液冷技术方向为冷板式液冷与浸没式液冷，喷淋式液冷相对应用较少。冷板式液冷PUE可达1.1～1.2，当前技术成熟、上下游生态链完整；浸没式液冷PUE可达1.08（单相，双相可在1.05以内），近年来应用逐步扩大。
