北京2024年1月24日 /美通社/ -- 業(yè)界首部《全液冷冷板系統參考設計及驗證白皮書》現已正式開放下載，該白皮書由浪潮信息、英特爾、OCTC開放計算標準工作委員會、全國信息技術標準化技術委員會算力標準工作組、中國電子技術標準化研究院聯合撰寫，詳細解讀了液冷技術的背景、技術優(yōu)化方向以及全液冷冷板系統的設計、驗證和展望，為全液冷冷板服務器設計和規(guī)模應用中面臨的主要難點提供了創(chuàng)新設計參考，對全液冷冷板技術在通用架構上實現快速導入和推廣具有重要指導意義。
主流中的前沿——全液冷冷板技術
目前，冷板式液冷由于在產業(yè)鏈成熟度、改造成本、可維護性、兼容性等方面的優(yōu)勢，已經成為液冷數據中心主流。IDC數據顯示，2023上半年中國液冷服務器市場中，冷板式占比高達90%。但現有的冷板式液冷技術依然有持續(xù)優(yōu)化的空間，最主要的問題在于冷板一般僅覆蓋CPU、GPU等高功耗發(fā)熱部件，數據中心需要配置CDU和空調兩套冷卻系統，PUE值無法達到接近于1的理想狀態(tài)。同時，傳統冷板式服務器是高度定制化產品，冷板的材質選擇、結構設計、加工工藝以及部件規(guī)格等不一致，規(guī)?；瘧檬芟蕖Ｒ虼?，冷板式液冷需要從系統級解決方案出發(fā)，以模塊化解耦設計思維，創(chuàng)新出一種高能效、易運維、使用更安全，兼容性更出色、液冷覆蓋率更高的全液冷冷板結構設計。
作為目前液冷產業(yè)技術創(chuàng)新的前沿領域，全液冷冷板技術可實現"服務器內去風扇、數據中心去空調化"運行，更加高效節(jié)能與靜音，并以高集成度節(jié)省30%左右的數據中心空間，單機柜支持100KW的高密度部署。
浪潮信息基于自身在液冷技術創(chuàng)新、產業(yè)化推進及國標團標等產業(yè)標準化方面的長期實踐，與英特爾、OCTC開放計算標準工作委員會、全國信息技術標準化技術委員會算力標準工作組、中國電子技術標準化研究院聯合編寫了《全液冷冷板系統參考設計及驗證白皮書》，旨在為全液冷冷板服務器設計和規(guī)模應用中面臨的主要難點提供創(chuàng)新設計參考，以模塊化解耦的先進設計理念，推動基于通用服務器架構的全液冷冷板技術快速普及。
白皮書指出，冷板液冷服務器設計技術優(yōu)化方向主要圍繞通過技術創(chuàng)新進一步提高能效，降低初期投資成本，減少漏液安全隱患及提高運維便利性展開，一是持續(xù)完善部件液冷方案，提高液冷覆蓋率；二是提高通用化及可維護性；三是拓展冷板液冷材料范圍，減輕重量，降低成本；四是提升液冷系統長期使用的安全性，降低漏液風險。
創(chuàng)新實踐——全液冷冷板服務器，打通規(guī)?；瘧玫?quot;最后一公里"
白皮書詳細介紹了浪潮信息在全液冷冷板技術上的創(chuàng)新實踐成果——全液冷冷板服務器，實現了對CPU、高功耗內存、NVMe硬盤、OCP網卡、電源、PCIe轉接卡和光模塊等服務器主要發(fā)熱部件的冷板全液冷覆蓋，并針對不同部件的結構、材質、工作溫度等差異化需求，創(chuàng)新設計了諸多系統部件級液冷解決方案，實現了液冷模塊解耦，為全球液冷產業(yè)鏈上下游提供極具價值的參考樣板，推動先進全液冷冷板解決方案在全球數據中心的大規(guī)模部署應用，實現數據中心更加綠色低碳可持續(xù)發(fā)展。
全液冷冷板服務器的CPU冷板模組基于英特爾第五代至強平臺可擴展處理器冷板的設計要求，綜合考慮散熱，結構性能，成品率，價格及不同材質冷板設計兼容性等因素優(yōu)化而成的一款CPU冷板參考設計，主要由CPU冷板鋁支架，CPU冷板及冷板接頭等部件組成。
△ CPU冷板模組
內存液冷設計采用創(chuàng)新型的枕木散熱器液冷方案，因內存插滿如鐵軌上的枕木而得名。它將傳統風冷散熱和冷板散熱相結合，通過內置熱管的散熱器（或純鋁/銅板、Vaper Chamber等）把內存上的熱量傳遞至兩端，與冷板通過選定的導熱墊片接觸，最終通過冷板內的冷卻液把熱量帶走實現內存散熱。相比現有的管路（Tubing）內存液冷方案，枕木散熱器液冷方案采用模塊化設計，具有易于組裝和維護、通用性好、性價比高等優(yōu)勢。
固態(tài)硬盤液冷方案同樣采用創(chuàng)新設計，通過內置熱管的散熱器把硬盤區(qū)域的熱量導出與硬盤區(qū)域外的冷板通過導熱墊片垂直接觸實現換熱。此固態(tài)硬盤液冷方案主要由裝有散熱器的固態(tài)硬盤模組，固態(tài)硬盤冷板，硬盤模組鎖緊機構，及硬盤支架組成。硬盤模組鎖緊機構固定在硬盤支架上提供合適的預緊力來保證固態(tài)硬盤模組和固態(tài)硬盤冷板的長期接觸可靠性。為了方便硬盤冷板環(huán)路在狹小空間內的安裝，硬盤支架在服務器深度方向采用了抽屜式的安裝方式設計。相比業(yè)界已有的硬盤液冷嘗試，此方案可支持 30 次以上系統不斷電熱插拔，可靠性高，對加工工藝要求低，漏液風險低，同時可靈活適配不同厚度和數量的固態(tài)硬盤系統。
此外，浪潮信息對PCIe卡、OCP網卡和電源等部件均進行了創(chuàng)新的冷板設計，在冷板材質方面也進行了探索實踐，分別基于銅材質和鋁合金材質冷板，從換熱性能、可靠性、成本、重量等多方面進行對比及優(yōu)化，同時對與鋁質冷板液冷循環(huán)回路相匹配的液冷工質，進行了選型和相應的腐蝕性測試驗證，為進一步降低冷板液冷成本提供了豐富的實踐數據支持。
在測試驗證部分，全液冷冷板服務器進行了散熱性能測試、液冷熱捕獲效率（HCR）測試、流阻測試等多項測試。在散熱性能測試中，銅冷板系統（冷卻工質PG25）在目標最差邊界條件下所有的零部件溫度都滿足溫度要求，并且還有一定安全溫度裕量；在液冷熱捕獲效率（HCR）測試中，在典型的液冷系統工作邊界條件下—系統進水溫度38?C（W32），空氣環(huán)境溫度35?C，全液冷冷板服務器液冷熱捕獲效率（HCR）在93%左右，整機柜測試HCR值更高，可接近98%；在流阻測試中，冷卻工質PG25在相同溫度和流量下比純水流阻高20%左右，同一工質溫度越高流阻越低，PG25的流阻相比純水對溫度更為敏感。在51?C進水溫度1.3LPM流量條件下，采用冷卻工質PG25和純水的系統流阻分別是118kPa和99.6kPa。
全面測試結果表明，浪潮信息全液冷冷板服務器可實現接近100%液冷散熱，系統無風扇運行，可達到PUE接近于1的極限水平，并通過"去空調化"節(jié)省 30%以上的數據中心空間，充分滿足數據中心的高密度部署需求。
