液冷时代的到来，远超想象

作者Michael McNerney,Supermicro

随着计算机技术的进步,我们见证了一些史上最强大的计算机的诞生,但它们也是到目前为止散热问题最严重的计算机。自英特尔和AMD最新一代CPU问世之后,计算机处理性能的巨大改进我们有目共睹,但这也意味着功耗和热量的剧增。与此同时,随着CPU和GPU性能的提高,传统的冷却方法更难以应对新型芯片所产生的热量。因此在本系列文章的第一部分,我们将探讨帶动液体冷却技术成为新发展方向的多重因素。

正如一些行业领导者所指出,这种性能提升的代价是使能源效率显著降低。时新CPU的散热设计功耗(TDP)为270至280瓦,而时新GPU的散热设计功耗几乎翻了一倍,最高可达500瓦。这意味着如今的服务器光是计算系统就需要2000瓦以上的功率。一旦将存储和内存也考虑进去,那么功耗将变得相当惊人,对于大多数数据中心来说,这是一个相当严重的问题。环境空气冷却方法的散热量和散热速度存在局限性,而这个问题仅通过加速冷却风扇的話,仍无法有效解决。

如Uptime Institute所述:“服务器的热增量是以通过服务器进气和排气之间的温差来度量。”如果该系数过高,那么空调系统所供应的空气量將不足以調節,导致较热的空气返回进气系统,逐渐产生过热现象。众所周知,处理器在摄氏80度(华氏176度)的温度下持续运行,最终将会损坏电子器件。

由于未来几代CPU和GPU只会加剧这一问题,为防止关键数据中心应用出现故障,企业和制造商也纷纷开始探索新的技术、设计和方法。为了有效应对新型CPU和GPU产生的热量,我们亟需替代性冷却系统。

体冷却优于空气冷却

大多数行业企业都选择了液体冷却,包括正在投资新数据中心的微软和惠普公司。这是一个较新的发展方向,主要是为了满足对于更好冷却方案不断增长的需求。对液冷硬件的投资和开发极大地扩展了供应链,使液冷比以往任何时候都更实惠、更可用。但这还不是最重要的因素。

最重要的因素很简单:液体的导热系数比空气高,因此能够更加有效地散热。此外,由于液冷系统设计得更加封闭,热量可以在一个地方导入液体,而在另一个地方从液体(和系统)中散出,也就是说,液冷能够更好地将热量从系统中排出,而不是像空气冷却那样在服务器内部持续对流。

虽然液冷的资本支出成本更高,但考虑到每个机架都构建了一个定制的防水冷却系统,并配备了必要的水箱和泵,其运行成本反而要低得多。传统的空气冷却装置往往需要在冷却上耗费大量的电力,因此从电力成本和处理性能的角度来说都不比液冷高效。

此外,不同于风冷解决方案的是,液冷实际上可以提高CPU的性能,因为即便检测出热极限时,CPU也不必节流。如果您要将硬件超频,那么这一点尤为重要,液冷可以帮助您达到风冷无法企及的性能水平。

顺应发展潮流

最后,与传统的空气冷却方法相比,较新液冷装置不仅具有能效更高、可持续、尺寸更小和更加安静的特点,而且还能够以更快的速度冷却更多部件,从而提高计算性能。在液冷装置中,热节流不再那么重要,数据中心操作人员可以更加安全地将硬件超频,并达到以前风冷装置无法达到的性能水平。

鉴于上述原因,整个行业在构建新数据中心时竞相采用液冷设计。虽然空气冷却可以满足过去几代微处理器的需求,但企业若想将性能最大化,液冷是當前最理想的選擇。

作者简介

Michael McNerney是Supermicro的市场营销与网络安全副总裁。他在企业级硬件领域积累了20多年的丰富工作经验,并在产品战略和软件设计方面创造了优秀的业绩。在加入Supermicro之前,Michael还曾在Sun Microsystems和惠普公司担任过领导职务。

审核编辑：符乾江