給服務(wù)器泡個(gè)澡 ,《流浪地球2》里的液冷技術(shù)到底有多神奇
物換星移,液冷會(huì)像風(fēng)冷一樣,隨著產(chǎn)業(yè)鏈的成熟和分工,讓《流浪地球2》中的場(chǎng)景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),那時(shí)我們的數(shù)字生活會(huì)更加豐富,我們的地球也會(huì)更加綠色。
在《流浪地球2》中大家有沒(méi)有留意兩個(gè)畫(huà)面。
一個(gè)是劉德華飾演的圖恒宇希望用超強(qiáng)算力讓女兒的數(shù)字生命可以更長(zhǎng)久,所以他和團(tuán)隊(duì)一直在研發(fā)550系列產(chǎn)品,在研發(fā)過(guò)程中,他的團(tuán)隊(duì)成員從制冷液中拉出一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行檢查。
另一個(gè)是重啟地球發(fā)動(dòng)機(jī)需要啟動(dòng)3個(gè)根服務(wù)器,劉德華則進(jìn)入已經(jīng)受損的海下數(shù)據(jù)中心,啟動(dòng)北京的根服務(wù)器,在最后倒計(jì)時(shí)前他把自己和女兒的意識(shí)儲(chǔ)存卡插到550W上完成了啟動(dòng)。
這個(gè)兩個(gè)畫(huà)面的未來(lái)科技,在現(xiàn)實(shí)世界其實(shí)早已存在!原型就是曙光還未正式發(fā)布的“缸式”浸沒(méi)液冷計(jì)算機(jī)。
中科曙光及旗下曙光數(shù)創(chuàng)早在十幾年前就布局服務(wù)器液冷技術(shù)領(lǐng)域,擁有3000+計(jì)算技術(shù)相關(guān)專利,打造出全系列的液冷產(chǎn)品。
曙光數(shù)創(chuàng)高級(jí)副總裁張鵬告訴記者,《流浪地球2》影片涉及的數(shù)字生命等前沿技術(shù),都需要強(qiáng)大的算力支撐,所以片方也第一時(shí)間找曙光,咨詢了2058年服務(wù)器應(yīng)該是什么樣子,曙光也給出了全浸式液冷服務(wù)器方案,符合他們對(duì)電影視覺(jué)上的訴求。
走出液冷技術(shù)的無(wú)人區(qū)
科幻電影為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展埋下浪漫合理的想象種子,但其本身是根植于現(xiàn)實(shí)工業(yè)基礎(chǔ)與科技發(fā)展,《流浪地球2》也讓更多人知道了浸沒(méi)式液冷技術(shù)。
其實(shí)在上個(gè)世紀(jì)80年底,國(guó)外液冷技術(shù)已經(jīng)有了探索,而國(guó)內(nèi)還未開(kāi)始,此時(shí),中科曙光就率先開(kāi)啟了對(duì)液冷技術(shù)的探索。
進(jìn)入本世紀(jì)之后,液冷從服務(wù)器領(lǐng)域進(jìn)入更廣闊的數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。尤其是在中國(guó)提出“雙碳”戰(zhàn)略之后,讓液冷技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到了迅速發(fā)展。
在2011年底曙光內(nèi)部就進(jìn)行了立項(xiàng),2012年經(jīng)過(guò)了多番討論,確定了冷板式液冷散熱和浸沒(méi)式液冷兩個(gè)研發(fā)方向。
到了2015年,曙光第一批商用的冷板式液冷的設(shè)備上線,曙光也收到了大量應(yīng)用場(chǎng)景的信息反饋,進(jìn)一步改善液冷技術(shù)。
隨后2017年曙光又推出了浸沒(méi)式液冷服務(wù)器的原型機(jī),2018年又推出了第一套商用化的浸沒(méi)液冷的設(shè)備,形成了完善的液冷產(chǎn)品組合。
張鵬解釋稱,從PUE看,風(fēng)冷大概是1.2到1.5數(shù)量級(jí),冷板能則可以做到1.1到1.25。目前,曙光部署的冷板式液冷能夠讓PUE降低到1.15-1.2之間,而浸沒(méi)式液冷,特別是相變液冷,能將PUE控制在1.04到1.07之間,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心大幅度的節(jié)能降碳。
曙光自主研發(fā)的浸沒(méi)式相變液冷技術(shù)以液體作為冷媒,將設(shè)備內(nèi)部的CPU、內(nèi)存、電源系統(tǒng)等發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量通過(guò)相變換熱的方式轉(zhuǎn)移出IT設(shè)備,再與水做熱交換,最終將熱量排出,以達(dá)到良好的降溫節(jié)能效果。
據(jù)統(tǒng)計(jì),若全國(guó)50%新建數(shù)據(jù)中心采用相變液冷技術(shù),每年可省450億度電,減排3000萬(wàn)噸二氧化碳。
目前一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)冷機(jī)柜的功耗是5到8個(gè)千瓦,而未來(lái)五年,這會(huì)增加到15千瓦或者30千瓦,而當(dāng)功耗上升到10千瓦,液冷會(huì)是首選散熱方式。從投資成本角度看,總體擁有成本(TCO)也是最優(yōu)的。
突破浸沒(méi)式液冷的“難題”
目前在液冷服務(wù)器中冷板技術(shù)應(yīng)用更多,比如發(fā)動(dòng)機(jī)就是典型的冷板散熱。冷板的難點(diǎn)更多在于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝,包括對(duì)服務(wù)器結(jié)構(gòu)的理解,技術(shù)原理比較簡(jiǎn)單,目前全球很多大型數(shù)據(jù)中心都有應(yīng)用。
全浸沒(méi)式液冷是將主機(jī)、服務(wù)器放在一個(gè)高絕緣(不導(dǎo)電)、熱穩(wěn)定性非常好的一種氟化物里面,這樣散熱的均勻性更好。
但是浸沒(méi)式液冷需要突破很多難題,比如冷媒的物性、毒理、熱參數(shù)要非常合適。
電子元器件涉及到的材料太多,除了硅之外,還有很多金屬類材料,這就要求冷媒一方面是跟材料不會(huì)發(fā)生任何的物理化學(xué)反應(yīng),另一方面是電信號(hào)、光信號(hào)不會(huì)受到干擾,現(xiàn)在在氟化物的液體中,環(huán)境是變化的,要確保SI(信號(hào)完整性)。
張鵬還提到,另外一個(gè)需要處理的難題是密封性,如果只是一個(gè)靜密封,其實(shí)也并不難,而要實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封,因?yàn)榉⻊?wù)器還要維護(hù),涉及轉(zhuǎn)接、插拔,這是結(jié)構(gòu)的難題。
但曙光相信,冷板式液冷考慮了已有數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的設(shè)計(jì),從某種意義上看是過(guò)渡性方案,而浸沒(méi)式液冷才是終極趨勢(shì)。
液冷數(shù)據(jù)中心已在路上奔跑
液冷技術(shù)正在從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)應(yīng)用,從小規(guī)模驗(yàn)證技術(shù)走向大規(guī)模量產(chǎn)技術(shù)階段,推動(dòng)數(shù)據(jù)中心向液冷技術(shù)發(fā)展也成為行業(yè)共識(shí)。
但張鵬介紹說(shuō),浸沒(méi)式液冷由于改變了服務(wù)器的形態(tài),供電方式、機(jī)房建設(shè)模式都會(huì)有很大的變化,以及用戶的使用、運(yùn)維、維修、更換、檢查習(xí)慣需要一個(gè)接受的過(guò)程。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心進(jìn)化為液冷數(shù)據(jù)中心還需要有很長(zhǎng)的路要走。
現(xiàn)有面向互聯(lián)網(wǎng)、通信、金融等行業(yè)的數(shù)據(jù)中心至少還得需要十到二十年的時(shí)間才能從風(fēng)冷逐漸切換到以冷板為主流的液冷模式。
目前互聯(lián)網(wǎng)巨頭的新建數(shù)據(jù)中心至少百分之三四十采用了冷板式液冷服務(wù)器。而對(duì)于大勢(shì)所趨的浸沒(méi)式液冷,由于從基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)中心、機(jī)房到整個(gè)服務(wù)器都要重新設(shè)計(jì),所以需要更長(zhǎng)時(shí)間才能全面推動(dòng)。
不過(guò),憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì),曙光在技術(shù)研究、產(chǎn)品化和商業(yè)化進(jìn)行了探索,進(jìn)一步改善了冷板式液冷設(shè)計(jì)中的漏液檢測(cè)、材料兼容性、生產(chǎn)工藝等核心技術(shù)要點(diǎn),并在浸沒(méi)式液冷中的安裝運(yùn)維、液體揮發(fā)與滲漏、材料兼容性等難點(diǎn)問(wèn)題上實(shí)現(xiàn)突破。
由曙光建設(shè)的國(guó)內(nèi)首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化液冷數(shù)據(jù)中心,已持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超2500天。曙光參建的液冷數(shù)據(jù)中心加起來(lái),一年總節(jié)電量可達(dá)2億度,這些電能可滿足125000個(gè)中國(guó)家庭全年需求。
為了完善產(chǎn)業(yè)鏈,曙光也在積極參與液冷行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立,瞄準(zhǔn)液冷技術(shù)關(guān)鍵部件,降低設(shè)計(jì)與使用成本,推動(dòng)建立并完善液冷的生態(tài)系統(tǒng),這樣客戶無(wú)需改造機(jī)房,也可實(shí)現(xiàn)液冷服務(wù)器的部署。
隨著社會(huì)對(duì)算力需求的增加,企業(yè)需要考慮更先進(jìn)的冷卻方式。如今,先進(jìn)計(jì)算和人工智能領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛,都需要大量的算力支持,高密度功率的數(shù)據(jù)中心需求持續(xù)增加,浸沒(méi)式液冷會(huì)是最佳選擇。
物換星移,液冷會(huì)像風(fēng)冷一樣,隨著產(chǎn)業(yè)鏈的成熟和分工,讓《流浪地球2》中的場(chǎng)景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),那時(shí)我們的數(shù)字生活會(huì)更加豐富,我們的地球也會(huì)更加綠色。
本文章選自《數(shù)字化轉(zhuǎn)型方略》雜志,閱讀更多雜志內(nèi)容,請(qǐng)掃描下方二維碼