2024-02-23-浪潮信息_英特尔-2024全液冷冷板系统参考设计及验证白皮书_39页_2mb

全液冷冷板系统参考设计及验证白皮书总结

技术背景与行业背景

液冷技术是实现数据中心节能减排的核心手段，尤其适用于高密度服务器场景。与风冷技术相比，液冷可有效解决热点散热问题，提升服务器能量利用效率，助力“双碳”目标。

全液冷冷板技术通过冷却工质直接接触服务器内部热源（如CPU、内存等），实现高覆盖率液冷散热。其优势包括：系统PUE可降至1.1以下，噪声低于60dB，支持单机柜功率密度超100kW，并显著减少空调配套系统依赖。然而，冷板式液冷仍面临漏液风险、液冷覆盖率低、材料兼容性及成本高企等问题亟待解决。

全液冷系统架构设计

浪潮信息联合英特尔设计的全液冷冷板服务器采用串联流路，实现95%热量通过冷板直接带走，剩余5%由风液热交换器处理。系统包括节点、机箱、中背板及SSD模组，节点内部集成CPU冷板、内存冷板及IO冷板等多种冷板模组，并通过管道实现冷却工质统一回路管理。冷却工质流量经CFD仿真优化后为1.3L/min，在进水温度51℃条件下，核心部件温度满足设计要求，热阻值仍保持较高裕量。

冷板关键部件设计创新

• CPU冷板：基于纯铜材料，采用串联主流路设计，减少焊接接口错漏风险。
• 内存冷板：创新使用“枕木散热器”方案，将热管与散热器分离，提升散热灵活性、可维护性及成本竞争力。
• 固态硬盘冷板：针对硬盘厚度不均与频繁插拔需求，采用模块化固定机构，支持30次以上热插拔。
• 电源冷板：通过风液热交换器从服务器风扇热风中回收热量，取代传统空调系统，降低PUE。此外，集中式风液换热器方案可大幅减少系统散热模块，进一步优化成本。

铝冷板替代方案：为降低系统重量和成本，铝冷板方案实现全液冷系统重量下降44%，且成本预计节省20%以上。尽管其热传导能力略低于铜冷板，但通过与冷却工质兼容性测试，确认铝冷板可长期稳定使用，无腐蚀、无堵塞等风险。

测试验证结果

全液冷服务器在W45（一次侧供水温度51℃）与W32条件下均表现出色，系统热捕获效率（HCR）在理想状态下可超98%。铝冷板性能接近铜冷板，电导率和热阻变化很小，长期测试表明无腐蚀、无泄漏风险。

未来展望

• 技术方向：开发负压/相变冷板液冷技术，解决传统液冷漏液及系统压损问题，提升散热效率和安全性。
• 应用拓展：针对内存、硬盘散热痛点，完善柔性热管及接触式冷板设计，标准、模块化方案推动规模化应用。
• 标准化推进：建立横跨部件、节点、系统和数据中心四层的行业标准体系，加速生态成熟，降低系统建设门槛。

总体而言，全液冷冷板方案在节能、散热效率及生态适应性方面显著优于传统风冷，但其推广应用仍需解决材料兼容性、液体管理及系统集成等挑战，未来有望实现大规模部署，推动绿色数据中心建设迈向新阶段。