“在处理器级别的液体冷却将是未来的潮流趋势,在未来五年内,其将改变整个数据中心行业。”类似这样的炒作声明及其各种变体,至少已经存在十年了!

长期以来,这项技术一直处于混乱的市场的边缘,但显然只取得了微小的进展。业界专家曾经说过,制造商们并不愿意投入大量的资金来改变其IT设备的外形尺寸因素,以适应或优化液体冷却技术,至少直到他们对于该市场有充分的信心之前是不会的。多年来,各种技术的发展涌入了市场,并且已经开展了示范项目来测试该技术的可行性。业界对于液冷系统的信心和接受度在逐步上升,我们终于可以说“处理器级别的液体冷却是未来的潮流趋势了,其将在未来5年改变整个数据中心行业!”也许这有些过分的夸大,但历史确实是倾向于重复的。

目前,市场上有多种液体冷却技术可用。这些液体冷却技术的其中一个实例是浸没冷却,其需要将IT设备完全浸入液体中。出于明显的原因,该液体不能是水,因为水具有导电性。所选择的液体必须是非导电的(或绝缘体)。有两种类型的绝缘液体;有些适合于单相浸没(即温度升高到液体温度),其他使用相变(即蒸发冷却)。

另一种类型的液体冷却技术使用水,但是水不会接触到电气部件。相反,一款热交换器(或冷板)会在IT设备部件和水之间产生屏障,同时让冷却的水在冷板上循环。冷板通常位于微处理器上,有时也位于存储器装置上。水帮助保持这些部件的冷却,而服务器的其余部分,例如电源,磁盘驱动器等仍然采用空气冷却。这些类型的液体冷却装置通常被称为“混合”系统,这些装置的组合用以输送提供空气和水冷却。

鉴于当前已经有了这些液体冷却技术以及众多成功的示范项目,那么,为什么终端用户并不急于购买这些设备呢?实际上,究其原因可能更多的与采用这些技术的“行业经济性”有关,而与技术本身的可行性的关系较小。在这种情况下,“行业经济性”并不是指采用液体冷却技术本身的成本,尽管可能存在第一成本问题。更大的问题则与整个数据中心行业迄今在空气冷却IT设备及其相关的冷却基础设施方面的投资有关。除非空气冷却技术方法达到其最大的除热潜力临界点,否则数据中心行业不会放弃这种投资。直到数据中心行业达到该临界点,否则不实现已经安装的容量的最大化利用,以达到其最大潜力,将产生巨大的价值损失。

空气冷却技术能走多远?

不久前,数据中心业主和设计师们已经意识到,接近20至30千瓦负载的机柜已然接近空气冷却设备的自然极限了。而另一方面,示范项目显示机柜已经高达40至50千瓦。

处理器和内部组件的制造商本质上是通过设计适用于更高的操作温度和跨设备的更高的空气流量ΔT,来延长空气冷却IT设备的使用寿命。虽然几年前跨服务器的典型ΔT是20至30℉,但IT设备制造商们表示,现在可以实现40至45℉或更高。结合数据中心的最佳实践方案,例如使用密封遏制方法,可以使用相同的空气流量提供更多的冷却。这些渐进的技术进步已经将以前被认为是接近死胡同的技术注入了新的活力。

也许,在不久的将来其将会达到自然的终点,但当前的技术仍然保持在其运行轨道上,同时,在空气冷却方面也取得了相当的进步,这是目前在行业投资中最具成本效益的投资。

在某些时候,空气冷却装置将达到它们的潜能的极限,并且装置制造商将需要调整它们的设计以适应液体冷却。这些修改将需要消除主处理器上的散热片,消除服务器的风扇,以及消除所有的移动部件。同时可能害需要更改外形尺寸规模,也许需要更改某些配置以允许垂直安装板,而不是水平安装(尽管刀片服务器已经安装了这种方式)。甚至还可能需要目前无法预见的某些其他方面的修改。但毫无疑问,设计的变化对于业界来说是代价昂贵的,因为这将需要对现有产品线进行重大的修改。

过渡将如何发生?

也许会有一项过渡性的技术,将缓解整个行业对于这种注定要来的技术变化的适应;如果存在的话,那么这类过渡技术可能是前面所提到的混合冷却器。混合冷却器可以比当今的空气冷却装置更高效,但是它们也具有相应的缺点——支持混合系统的数据中心需要两款冷却装置,或者至少两个冷却回路:一个通过IT设备上的冷却板的运行来冷却循环水,以及一个独立的冷却建筑物中所有其他空气冷却负载的设备。

建立两个工厂(或回路)确实变得昂贵,并且可能具有较差的投资回报率。然而,当现有的空气冷却的数据中心达到其冷却的物理限制时,便可以在该行业中获得最佳进展,而添加更多容量的唯一选择则来自于将数据中心中的空气冷却IT设备更新到水冷IT设备。即使这种变化会伴随着工厂的增加,以便能够为新的水冷设备提供冷却水,但这种基础设施的添加仍然比从头建立新的数据中心更有利。

随着这些修改变得越来越普遍,整个数据中心业界将看到更清晰的通往更为纯粹、更前沿的浸入式冷却设计。这种变化将在未来五年内出现,其将极大地改变整个数据中心行业,而我们将在十年内再来检验。

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