作者Michael McNerney,Supermicro

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

正如一些行業(yè)領導者所指出,這種性能提升的代價是使能源效率顯著降低。時新CPU的散熱設計功耗(TDP)為270至280瓦,而時新GPU的散熱設計功耗幾乎翻了一倍,最高可達500瓦。這意味著如今的服務器光是計算系統(tǒng)就需要2000瓦以上的功率。一旦將存儲和內存也考慮進去,那么功耗將變得相當驚人,對于大多數(shù)數(shù)據(jù)中心來說,這是一個相當嚴重的問題。環(huán)境空氣冷卻方法的散熱量和散熱速度存在局限性,而這個問題僅通過加速冷卻風扇的話,仍無法有效解決。

如Uptime Institute所述:“服務器的熱增量是以通過服務器進氣和排氣之間的溫差來度量?！比绻撓禂?shù)過高,那么空調系統(tǒng)所供應的空氣量將不足以調節(jié),導致較熱的空氣返回進氣系統(tǒng),逐漸產(chǎn)生過熱現(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)運行,最終將會損壞電子器件。

由于未來幾代CPU和GPU只會加劇這一問題,為防止關鍵數(shù)據(jù)中心應用出現(xiàn)故障,企業(yè)和制造商也紛紛開始探索新的技術、設計和方法。為了有效應對新型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。這是一個較新的發(fā)展方向,主要是為了滿足對于更好冷卻方案不斷增長的需求。對液冷硬件的投資和開發(fā)極大地擴展了供應鏈,使液冷比以往任何時候都更實惠、更可用。但這還不是最重要的因素。

最重要的因素很簡單:液體的導熱系數(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)設計得更加封閉,熱量可以在一個地方導入液體,而在另一個地方從液體(和系統(tǒng))中散出,也就是說,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器內部持續(xù)對流。

雖然液冷的資本支出成本更高,但考慮到每個機架都構建了一個定制的防水冷卻系統(tǒng),并配備了必要的水箱和泵,其運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大量的電力,因此從電力成本和處理性能的角度來說都不比液冷高效。

此外,不同于風冷解決方案的是,液冷實際上可以提高CPU的性能,因為即便檢測出熱極限時,CPU也不必節(jié)流。如果您要將硬件超頻,那么這一點尤為重要,液冷可以幫助您達到風冷無法企及的性能水平。

順應發(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,而且還能夠以更快的速度冷卻更多部件,從而提高計算性能。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,并達到以前風冷裝置無法達到的性能水平。

鑒于上述原因,整個行業(yè)在構建新數(shù)據(jù)中心時競相采用液冷設計。雖然空氣冷卻可以滿足過去幾代微處理器的需求,但企業(yè)若想將性能最大化,液冷是當前最理想的選擇。

作者簡介

Michael McNerney是Supermicro的市場營銷與網(wǎng)絡安全副總裁。他在企業(yè)級硬件領域積累了20多年的豐富工作經(jīng)驗,并在產(chǎn)品戰(zhàn)略和軟件設計方面創(chuàng)造了優(yōu)秀的業(yè)績。在加入Supermicro之前,Michael還曾在Sun Microsystems和惠普公司擔任過領導職務。

審核編輯：符乾江