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新闻动态给内存硬盘也装上液冷,服务器即将步入全域液冷时代

给内存硬盘也装上液冷,服务器即将步入全域液冷时代

给内存硬盘也装上液冷,服务器即将步入全域液冷时代

当单颗CPU的功耗突破500瓦大关时,传统的风冷散热已经无法满足CPU的散热要求,液冷则成为更好的选择方案。AI技术的快速发展对算力要求越来越高,智算中心在进一步提高的算力的同时,还要面对节能减排的巨大压力,液冷数据中心替代传统的风冷数据中心,已经未来的主要趋势。

我们知道,CPUGPU作为数据中心的能耗大户,采用液冷散热技术无可厚非,但给内存,甚至SSD和硬盘也装上液冷,仍然比较新奇。而这,就是全域液冷服务器,由英特尔联合新华三、英维克、忆联及国内领先内存厂商一起发布。

为何要发布全域液冷服务器

AI大模型训练和IoT终端联网规模的爆炸式增长,正给全球数据中心带来前所未有的能效挑战,传统的风冷散热方式,不但无法满足高功耗CPUGPU的散热需求,而且还会带来更高的能耗。

除此之外,风冷系统的局限性日益凸显。我们知道,空气的导热系数仅为0.026W/(m·K),当芯片温度超过85°C时,系统不得不降频运行。这种情况导致AI训练集群中出现算力闲置能耗浪费并存的困境——某实测显示,风冷系统为维持温度,风扇功耗占总能耗的18%,但仍有12%的算力因过热被迫闲置。

虽然在前期阶段,液冷系统的资本支出要明显高于风冷,但其可以带来更好的TCO。因此,液冷不仅能通过提升PUE来节省运营支出,而且能通过维持更低的组件温度,从而在提供更强的性能的同时,提升部件的可靠性,为用户提供实际价值。

相关数据显示,2024年全球数据中心液冷市场规模估计为53.8亿美元,预计到2030年将达到177.7亿美元。IDC预计,2023-2028年,中国液冷服务器市场年复合增长率将达到47.6%2028年市场规模将达到102亿美元。

当然,除了采用浸没式技术之外,液冷服务器大都只针对于CPUGPU,内存、SSD等发热量不大、功耗不高的设备,仍旧采用传统的风冷式散热。

随着DDR5内存的普及,单个内存模块的功耗标准普遍在15W以上,高功耗型号甚至达到36W,内存模块的散热压力同样急剧增加。

如果高功耗内存产生的大量热量无法及时散发,则会导致服务器性能下降甚至系统崩溃。传统风冷设计,水的导热系数是空气的23倍,因此面对如此高的功率密度已显得力不从心,液冷技术因液体介质比空气更高的热容量和导热系数,成为解决这一问题的关键技术。

关键技术突破:内存枕木冷板技术

所谓全域液冷服务器,是指除了CPU以外,内存和SSD也都装备了液冷冷板,如此一来,服务器里的散热大户全都覆盖了液冷方案,在提升服务器和机架的可靠性与能效的同时,显著降低能耗与运维成本。

在内存液冷技术上,主要分为冷板式和浸没式两种路径。冷板式液冷系统通过将冷却液导入与内存接触的冷板,间接将热量传递到液体中。

202511月,英特尔在新华三、英维克等合作伙伴发布的全域液冷服务器,针对内存散热问题提出了创新性解决方案。

其中“内存枕木冷板技术”是一项关键专利技术,英特尔的“内存枕木冷板技术”采取了独特设计思路,创造性地将内存散热片和冷板进行可拆装设计,这种架构从铁路枕木设计中汲取灵感,由铝制散热片、热管、夹片和内存组成一个内存模组,类似枕木铺陈在两端由冷板流道构成的“轨道”上,不仅降低了冷板加工难度及成本,同时提高了散热效率。内存液冷方案的模块化结构使其能够适应多种DIMM间距和系统布局,最小可适应7.5毫米的内存间距。

这一设计不仅具有运维方便、兼容性好的优势,更突破了传统内存散热上限。

根据相关数据显示,在0.297英寸间距下,这项技术能够满足DDR5内存最高功耗36W的散热需求。同时,另一项“SSD/HDD冷板专利技术”优化了硬盘冷板的接触面积与流道,为SSD提供高达25W的单盘散热能力。

随着从PCIe 4.0PCIe 5.0的升级,企业级SSD最大活跃功耗也提升到了25瓦。如果一台服务器有24块盘,光硬盘就需要600瓦。然而,25瓦只是E1.S的标准上限,未来E3.SE3.L分别需要40瓦和70瓦。

为此,除了给内存安装液冷之外,有意思的是英特尔还给SSD/HDD存储部分同样设计了冷板液冷散热技术。据了解,英特尔为SSD/HDD部分提供了对应的冷板专利技术,这项技术旨在优化硬盘与冷板的接触面积与流道,为SSD提供了高达25瓦的单盘散热能力,使得服务器在高负载场景下依然能够稳定运行。

虽然目前来看,HDD机械硬盘的功耗并不高,但随着技术的发展,HDD紧密的机械也容易受到风扇噪音的干扰,这些都会影响其性能和寿命,而液冷技术则可以消除风扇运转时带来的震动,能够更好地保护HDD,延长硬盘的使用寿命。

生态建设与行业协作

英特尔内存液冷技术的成功不仅源于技术创新,也得益于强大的生态系统协作。英特尔与新华三、英维克、忆联及国内领先内存厂商形成了紧密合作关系。

新华三在服务器系统集成和整体解决方案交付方面发挥关键作用,通过优化冷板安装结构、硬件接口布局,有效避免空间浪费并降低兼容风险。

这次合作中,新华三提供了H3C UniServer R4900 G7作为全域冷板式液冷服务器的方案底座,融合了其散热、供电、结构和管理一体的系统性平台,加上英特尔的处理器、英维克的液冷平台系统、忆联的存储设备,这些技术都进行了深度适配优化。

英维克则专注于方案落地阶段的定制化打样和优化设计,精细化调整CPU/内存/硬盘冷板的装配间隙、散热接触度。

未来趋势与挑战

随着智算中心功耗的提升和绿色节能减排带来的更大压力,液冷技术将继续向更高效率、更低能耗的方向发展。与此同时,人工智能和机器学习技术将被用于优化液冷系统的热管理。

随着数据中心功率密度的不断增加,直接到芯片冷却和浸没式冷却将成为主流选择。这些技术的发展将更加注重可持续性,采用绿色节能技术和可再生能源。安全与隐私保护措施也将得到加强,以应对日益复杂的网络攻击。