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原创

服务器风冷发展趋势分析

2023-08-25 02:53:43
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在之前的“散热器散热介绍”篇,介绍了风冷是目前服务器最主流的散热方式,提到风冷散热的核心部件:风扇、散热器。下图是一个2U通用风冷服务器的开盖俯视图,可以看到其风流走向及内部的风扇与散热器。

  • 风冷散热器演变

本文所介绍”风冷散热器“均专指类如CPU等大功率发热器件所使用的风冷散热器,后文不再另做说明。

从早期的铝挤散热片,到热管/VC散热器,再到近两年应用较多的EVAC散热器,及个别产品上尝试使用的syphon/3D VC/脉动热管散热器等,均属于风冷散热器。

  • 风扇发展趋势

服务器常用风扇尺寸:40、60、80、120(长*宽,mm),厚度 28\38\56\76 mm等。

服务器上从早期直接使用单转子风扇拿来串并联使用、到后来风扇厂商开发双转子风扇(前后转子不同),随着功率密度上升,对风扇风量、风压需求均加大,风扇整体上越来越厚、前后转子均组合调优后使用。

风扇马达调优、扇叶调优、风扇减震等均是当前风扇主要研究课题。

  • 风冷逐渐转向液冷

同体积的空气和水相比,水带走的热量是空气的3000倍;随着服务器系统及内部关键元器件功耗密度上升,风冷逐渐到达天花板。

近年来,受以下几方面因素影响,服务器及数据中心散热方式开始从风冷转向液冷:

1)CPU、GPU等关键器件功率快速攀升,风冷散热遭遇瓶颈/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;风冷PUE巨高不下、整体TCO难以控制。

2)碳中和、双碳等政策导向: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。

3)液冷有效提升PUE、技术及市场均渐趋成熟: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。

如之前其他服务器散热及液冷文章中所介绍的,服务器液冷主要三大类:冷板式、浸没式、喷淋式。喷淋式业内较少应用,冷板式技术最为成熟、应用最广泛;而浸没式目前国内主要是阿里有一些试点机房部署、字节&百度等也有少量试点项目。天翼云当前主要集中在冷板式液冷服务器的应用与研究上,在近期的智算项目将优先进行液冷GPU服务器的部署。

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苏****丽
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服务器风冷发展趋势分析

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在之前的“散热器散热介绍”篇,介绍了风冷是目前服务器最主流的散热方式,提到风冷散热的核心部件:风扇、散热器。下图是一个2U通用风冷服务器的开盖俯视图,可以看到其风流走向及内部的风扇与散热器。

  • 风冷散热器演变

本文所介绍”风冷散热器“均专指类如CPU等大功率发热器件所使用的风冷散热器,后文不再另做说明。

从早期的铝挤散热片,到热管/VC散热器,再到近两年应用较多的EVAC散热器,及个别产品上尝试使用的syphon/3D VC/脉动热管散热器等,均属于风冷散热器。

  • 风扇发展趋势

服务器常用风扇尺寸:40、60、80、120(长*宽,mm),厚度 28\38\56\76 mm等。

服务器上从早期直接使用单转子风扇拿来串并联使用、到后来风扇厂商开发双转子风扇(前后转子不同),随着功率密度上升,对风扇风量、风压需求均加大,风扇整体上越来越厚、前后转子均组合调优后使用。

风扇马达调优、扇叶调优、风扇减震等均是当前风扇主要研究课题。

  • 风冷逐渐转向液冷

同体积的空气和水相比,水带走的热量是空气的3000倍;随着服务器系统及内部关键元器件功耗密度上升,风冷逐渐到达天花板。

近年来,受以下几方面因素影响,服务器及数据中心散热方式开始从风冷转向液冷:

1)CPU、GPU等关键器件功率快速攀升,风冷散热遭遇瓶颈/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;风冷PUE巨高不下、整体TCO难以控制。

2)碳中和、双碳等政策导向: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。

3)液冷有效提升PUE、技术及市场均渐趋成熟: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。

如之前其他服务器散热及液冷文章中所介绍的,服务器液冷主要三大类:冷板式、浸没式、喷淋式。喷淋式业内较少应用,冷板式技术最为成熟、应用最广泛;而浸没式目前国内主要是阿里有一些试点机房部署、字节&百度等也有少量试点项目。天翼云当前主要集中在冷板式液冷服务器的应用与研究上,在近期的智算项目将优先进行液冷GPU服务器的部署。

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