蓝海大脑：液冷散热能否引领东数西算数据中心高性能计算的未来？

  在深度学习、虚拟仿真、遥感测绘、高性能计算、数据挖掘、3D渲染、人工智能、智慧城市、智慧交通、东数西算的加快速度进行发展的大背景下，数据中心的建设不断加快，随之而来的散热需求也在逐日增加。传统的风冷散热方式已经不足以满足数据中心机房散热。

  液冷散热可提高散热密度、节能减排、降低数据中心的碳足迹，开展数据中心液冷技术的应用研究具有积极的科学意义。本文详细的介绍了应用于数据中心的不同液冷技术及其冷却液。从冷却温度、节能效率、热回收性能３个方面对近年来国内外数据中心液冷技术的应用研究进展进行了综述，根据结果得出液冷技术冷却温度高，节约能源的效果明显，具有优秀的热回收性能。

  关键词：液冷散热、数据中心、东数西算、冷板式散热、浸没式散热、喷淋式散热

  有专家预测液冷解决方案将是高性能计算散热的未来。预计到2026年全球浸没式液冷市场将从今年的2.43亿美元增长至7亿美元。这是由于慢慢的变多的数据中心的建设以及对经济高效和环保的冷却解决方案的需求不断增长。

  应对大数据、超密度计算的“功耗墙”，使用液态冷却液替代空气来对计算机设备做冷却，是未来数据中心的一场技术革命。ResearchAndMarkets多个方面数据显示，到2023年，全球液冷数据中心市场规模将达45.5亿美元，年复合增长率将达27.7%。

  3.噪音品质更好：同等散热水平时，液冷噪音水平比风冷噪音降低20-35分贝。

  将液冷冷板固定在服务器的主要发热器件上，依靠流经冷板的液体将热量带走达到散热目的。冷板液冷解决了服务器里发热量大的器件的散热，其他器件还得依靠风冷。

  冷板式特点是散热能力强，维护方便，技术成熟，环境适应能力强，冷却介质多为导电液体，存在泄漏安全隐患。

  在机箱顶部储液和开孔，根据发热置和发热量大小不同，让冷却液对发热体进行喷淋，达到设备冷却的目的。喷淋的液体和被冷却器件非间接接触，冷却效率高；但液体在喷淋的过程中遇到高温物体会有飘逸和蒸发现象，雾滴和气体沿机箱孔洞缝隙散发到机箱外面，造成机房环境清洁度下降或对别的设备造成影响。

  将发热元件直接浸没在冷却液中，依靠液体的流动循环带走服务器等设备正常运行产生的热量。浸没式液冷是典型的非间接接触液冷。由于发热元件与冷却液直接接触，散热效率更加高，噪音更低，可解决防高热谜底。浸没式液冷分为两相液冷和单相液冷，散热方式能采用干冷器和冷却塔等形式。

  冷却液在循环散热中发生相变。两相液冷传热效率更高，但控制相对复杂。相变过程中压力会发生明显的变化，对容器要求高，使用的过程中冷却液易受污染。

  冷却液在循环散热过程中从始至终维持液态，不发生相变，故要求冷却液的沸点较高，这样冷却液挥发流失控制相对简单，与IT设备的元器件兼容性比较好，但相比两相液冷，其效率较低。结合实际应用场景，可采用干冷器或冷却塔散热。

  液冷最直接，成本最低廉。水并非绝缘体，只能应用于间接接触型液冷。若发生泄漏，对服务器等IT设备的损害将非常致命。

  矿物油也是一种物美价廉的冷却液。单相矿物油无毒无味不易挥发。粘性较高，容易在设备表明产生残留。虽然燃点较高，但是在某些特定条件下还是有燃烧的可能。

  最大的特点是绝缘，且不燃。在数据中心液冷技术中是最安全的一种。目前应用最广泛。但是价格高昂。

  液冷技术主要使用在于高性能计算领域。随着数据中心向高密高电发展，传统的风冷技术已不能完全满足其散热需求。这些都是促使液冷技术下沉的重要的因素。液冷技术能大幅度降低数据中心的能源消耗。比如很多沉浸式液冷数据中心的PUE还可以达到惊人的1.03-1.05。但是相同规模的风冷系统数据中心，其PUE值还在1.3-1.5之间。

  除了传统的大规模数据中心以外，随着边缘计算时代的来临，边缘端数据中心也会有约20%采用液冷技术。应用液冷系统的数据中心，在建成后两到三年内即可收回投入在制冷系统上的投资，而后期由此节约的电费则可以看做是其收益。且规模越大的数据中心效果越好。

  基于蓝海大脑超融合平台的液冷GPU服务器及水冷GPU工作站采用 Gluster 分布式架构设计提供大存储量，拥有开放融合的特性和超能运算的能力。支持多块GPU显卡，提供出色的静音效果和完美的温控系统。借助 NVIDIA GPU计算卡可加快神经网络的训练和推理速度，更快地创作精准的光照渲染效果，提供高速视频、图像、声音等解决能力，加速AI 并带来更流畅的交互体验。

  蓝海大脑机架式GPU液冷服务器可在狭小的空间内容纳尽可能多GPU图形卡。通过定制化高质量液冷系统使图形卡和处理器可获得较高的升压时钟速率。每个服务器机架的硬件包装密度可最大化，即使在连续负载下，也可调出硬件的最佳性能而无需担心任何散热问题。大范围的应用于元宇宙、数字孪生、生命科学、医药研发、遥感测绘、数据中心、数据研发、深度学习、3D渲染、可视化深度学习、AI计算、3D CAD、科学计算（天文学，地质学，天气等）等领域。

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