元腦服務器散熱革新：閉環(huán)液冷技術(shù)突破PUE極限值

人工智能技術(shù)的爆發(fā)式增長引發(fā)算力需求激增，數(shù)據(jù)中心能源消耗壓力驟增。作為能耗占比近50%的核心設(shè)備，服務器節(jié)能技術(shù)成為破局關(guān)鍵。元腦服務器第八代平臺通過五大創(chuàng)新維度——革命性液冷方案、高效能元件配置、智能風道優(yōu)化、模塊化供電架構(gòu)、精準溫控策略，實現(xiàn)整機性能跨越式升級，散熱效率飆升85%，綜合能耗直降13%，為數(shù)據(jù)中心打造PUE極致標桿，構(gòu)筑綠色算力新范式。

全棧產(chǎn)品“All in液冷”，實現(xiàn)節(jié)點級、機柜級、數(shù)據(jù)中心級三維解決方案

實現(xiàn)綠色降碳、降低PUE的關(guān)鍵路徑在于液冷技術(shù)的落地。元腦服務器第八代平臺延續(xù) “All in 液冷” 戰(zhàn)略，憑借全棧液冷能力，為數(shù)據(jù)中心提供全方位的液冷整體解決方案。

■ 在服務器節(jié)點方面，創(chuàng)新性導入Closed-loop內(nèi)循環(huán)散熱器，無需CDU即可在傳統(tǒng)風冷機柜內(nèi)部署液冷設(shè)備。相比較傳統(tǒng)冷板散熱器依賴冷板被動傳導熱量，Closed-loop內(nèi)循環(huán)散熱器通過集成熱源、液體/冷媒循環(huán)管路、熱交換器、回流系統(tǒng)等形成完整的封閉散熱回路，采用主動式泵驅(qū)循環(huán)，冷媒熱傳導效率顯著高于金屬被動導熱，尤其適用于高功率密度設(shè)備。其全封閉設(shè)計大幅降低液體泄漏風險，能適應更復雜的工作環(huán)境。同時，Closed-loop內(nèi)循環(huán)散熱器精巧的體積設(shè)計減少對主板區(qū)域的占用，模塊化架構(gòu)支持靈活擴展，可通過增加散熱器面積、升級泵/介質(zhì)的流量提升散熱能力，靈活適應更高熱負載。這一創(chuàng)新設(shè)計在保持傳統(tǒng)風冷機柜兼容性的同時，實現(xiàn)了散熱效率的顯著提升。

Closed-loop液冷散熱器工作原理

■ 針對機柜級液冷，全新一代元腦液冷整機柜服務器ORS6000G8基于OCP開放標準設(shè)計，可同時兼容19/21英寸節(jié)點，面向未來架構(gòu)演進，實現(xiàn)全平臺多元算力兼容。ORS6000G8支持供電、供液雙盲插，極大簡化安裝與運維流程，還可根據(jù)客戶數(shù)據(jù)中心實際條件，提供一體化或組合交付方案，滿足不同場景需求。

19英寸節(jié)點(左) 21英寸節(jié)點(右)

■ 面向數(shù)據(jù)中心液冷，元腦服務器第八代平臺可搭配智能CDU（冷量分配單元）控制系統(tǒng)，實現(xiàn)冷量和電量的實時按需分配，有效降低CDU的耗電量，助力液冷數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)PUE無限接近1。同時，借助AI技術(shù)，該方案能對能耗展開實時監(jiān)測，通過實時采集服務器運行時的電能消耗數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)中心內(nèi)的溫度、濕度、氣流等多方面因素，進行綜合分析與動態(tài)優(yōu)化，結(jié)合碳足跡管理技術(shù)，可節(jié)省約15%~20%的能耗。

此外，該方案支持模塊化數(shù)據(jù)中心和預制化數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，可高效搭載液冷散熱系統(tǒng)。通過冷源預制化、管路標準化及三重防漏機制，實現(xiàn)液冷系統(tǒng)的快速部署與安全可靠運行。在滿足快速交付、高密部署和彈性擴容需求的同時，助力數(shù)據(jù)中心提升能效、降低碳排放。

高效鈦金電源提升電力轉(zhuǎn)化效率，5年節(jié)省千萬運維成本

算力的盡頭是電力，元腦服務器第八代平臺還創(chuàng)新性地導入了自研氮化鎵（GaN）鈦金電源，相比市面?zhèn)鹘y(tǒng)碳化硅（SiC）的鈦金電源，具備更高的功率密度、耐溫性、耐壓性和可靠性，電源峰值轉(zhuǎn)換效率可達98%以上，并已率先通過80PLUS認證。

氮化鎵（GaN）鈦金電源

據(jù)測算，在一個1萬臺服務器規(guī)模的數(shù)據(jù)中心場景中，模擬客戶側(cè)處于30%~50%的典型業(yè)務負載狀況下，針對單臺功耗為2kW的服務器，若采用鈦金電源替換鉑金電源，五年運維期內(nèi)可節(jié)省約1000萬元成本，為客戶創(chuàng)造極為可觀的經(jīng)濟價值。同時，鈦金電源還導入了更精準的故障診斷系統(tǒng)，通過新增計時系統(tǒng)以及BMC時間同步策略，確保電源內(nèi)部時間與系統(tǒng)時間一致。此外，該電源還可對自身溫度、電流等信息實時監(jiān)控，實現(xiàn)提前預警和精準定位故障，為系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供有力保障。

優(yōu)化風冷散熱風道及風扇，散熱效率提升85%

隨著芯片功耗升高，整機散熱面臨更嚴苛的挑戰(zhàn)。為滿足傳統(tǒng)風冷數(shù)據(jù)中心客戶的需求，元腦服務器第八代平臺對散熱風道及風扇系統(tǒng)進行了全面升級。例如，針對關(guān)鍵核心部件、高功耗零件設(shè)計獨立風道，配合單風扇的散熱調(diào)控，通過系統(tǒng)導流結(jié)構(gòu)設(shè)計，聚集風流，減少部件熱量累積，達到最高效利用系統(tǒng)風流的目的。

同時，還創(chuàng)新性驗證和導入了PCIe標卡風扇部件，配置于OCP上方slot槽位，出風口位置正對OCP光模塊，有效解決OCP光模塊等熱敏部件的關(guān)鍵散熱問題，通過不斷改良風扇充磁方式、改進扇葉曲面設(shè)計，經(jīng)過上百次形狀修正和實際驗證，最終選定高效能渦流風扇，大幅節(jié)省整機系統(tǒng)風扇功耗。

PCIe標卡風扇部件

如下圖所示，比對200G OCP網(wǎng)卡的散熱情況，整機系統(tǒng)在idle、70%load和100%load分別節(jié)能40.5W、116.5W、200.5W，最多可降低85%系統(tǒng)風扇功耗。

整機系統(tǒng)不同業(yè)務負載下節(jié)能效果對比

全面解耦與按需供電架構(gòu)創(chuàng)新，供電效率提升3%

元腦服務器第八代平臺采用風扇板、管理板與主板完全解耦的全新架構(gòu)，一方面，極大降低了因風扇板及管理板故障導致計算主板更換的概率，減小業(yè)務異常中斷風險；另一方面，相較于上一代產(chǎn)品，在相同空間布局下，與上一代產(chǎn)品相比，在相同空間布局上可以設(shè)計部署更高散熱效率、更大散熱面積的異形散熱器，以支持性能不斷升高、功耗也不斷攀升的處理器平臺，優(yōu)化整機散熱效率。

在供電設(shè)計上，元腦服務器第八代平臺首創(chuàng)按需供電架構(gòu)，將3V3/5V供電接口從主板遷移至riser或者背板，實現(xiàn)主板和riser、背板的供電解耦，最大程度減少了線纜中的電能損耗。主板上POL電流從30A降至10A級別，極大簡化供電設(shè)計，在CPU滿載時可提升3%供電效率，能夠依據(jù)客戶存儲及擴展需求，精準按需進行電能供給，實現(xiàn)整機系統(tǒng)降本增效的雙重目標。

新舊方案對比

精細化散熱策略全面升級，整機功耗降低13%

元腦服務器第八代平臺在全局部件溫度監(jiān)控策略上實現(xiàn)了全面優(yōu)化，實現(xiàn)在性能翻倍的同時，整機功耗降低13%。針對普通網(wǎng)卡、NVME、M.2、智能網(wǎng)卡、GPU 等關(guān)鍵部件，增設(shè)了更多溫度監(jiān)控傳感器，能夠依據(jù)部件 ID 進行精準的信息識別和差異化風扇控制。

針對本身不支持溫度讀取的部件，根據(jù)部件的風量需求特點，區(qū)分為高、中、低風險三個等級，區(qū)分調(diào)用不同的風扇控制策略，保證部件正常運行、性能穩(wěn)定的同時，大幅度降低風險部件配置運行時的功耗；根據(jù)服務器不同狀態(tài)下部件的發(fā)熱特點，細化出部件在不同運行狀態(tài)下的監(jiān)控需求，保證對核心部件在待機、開機過程、開機完成等狀態(tài)進行全面監(jiān)控。

精細化散熱策略

在分區(qū)調(diào)控策略方面，平臺將原本的分區(qū)調(diào)控進一步細化為單風扇級的精細化調(diào)控。系統(tǒng)分區(qū)從 2 區(qū)精細擴展至 6 區(qū)或 8 區(qū)，通過更細致的區(qū)域劃分，能夠精準控制單風扇轉(zhuǎn)速，有效避免所有風扇同時提速的情況。單個風扇根據(jù)不同區(qū)域需求設(shè)置不同轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)散熱更加貼合實際情況。此外，散熱策略還完善了部件識別機制，通過判定部件位置與類型，設(shè)置差異化風扇控制參數(shù)及溫度閾值。通過這種更為精準的風扇調(diào)控策略，整體可降低 13% 的系統(tǒng)功耗。

元腦服務器第八代平臺構(gòu)建全生命周期節(jié)能體系，從研發(fā)設(shè)計到生產(chǎn)交付形成綠色閉環(huán)。通過碳足跡追蹤技術(shù)和模塊化架構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)產(chǎn)品全鏈條節(jié)能減排。未來將持續(xù)深耕綠色計算領(lǐng)域，以創(chuàng)新散熱解決方案與智能供電系統(tǒng)雙輪驅(qū)動，賦能千行百業(yè)搭建低碳算力基礎(chǔ)設(shè)施，推動數(shù)字經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。