揭破世界難題的蘋果，為何落在了林湧雙的頭上？

我懷著好奇的心情向林湧雙詢問了這一問題。

2010年，林湧雙來到南方基地，發(fā)現(xiàn)僅一年的電費就超過億元，數(shù)據(jù)中心如何節(jié)能成為他一直思考的問題。

一次偶然的機會，林湧雙碰到同獲廣東省科技進步一等獎的老朋友，交流中對方談到“山有多高，水就有多長，熱管散熱是效果最快的方法?！?/p>

高密度IDC冷卻是世界性的難題。不僅是數(shù)據(jù)中心，雷達、高鐵等行業(yè)都有高密度散熱問題。

過去，數(shù)據(jù)中心行業(yè)的人對熱力學不夠了解，降低PUE值的常用方法有：一、管理氣流，即數(shù)據(jù)中心設計盡量減少熱空氣和冷空氣混合；二、優(yōu)化電源布局，通過減少電流轉(zhuǎn)換來減少分布式電源帶來的電能損耗；三、提升制冷效率，利用水冷提高散熱效率。

跨界，讓破解難題的蘋果砸到了有準備的人頭上。

南方基地很快確定了“去空調(diào)”、“去UPS”的改進方向，并打算從致冷節(jié)能技術進行突破，降低PUE值。

中國移動南方基地數(shù)據(jù)中心液/氣雙通道精準高效致冷系統(tǒng)

前期調(diào)研，選擇“芯片級”熱管水冷方案

目前IDC致冷節(jié)能技術已經(jīng)歷四代演變：從傳統(tǒng)的“機房級”致冷、“模塊級”和“機架級”致冷，再到“芯片級”致冷。

前三種為非接觸式致冷，散熱系統(tǒng)需低溫空氣作為散熱媒介，系統(tǒng)熱阻較高；最后一種為接觸式致冷，散熱系統(tǒng)無需空氣作為介質(zhì)，系統(tǒng)熱阻可大大降低。

“芯片級”致冷技術可在確保安全工作的前提下，進行高效散熱，南方基地決定采用全新的“芯片級”致冷方案。

三雄逐鹿，花落浪潮

問題也隨之而來了：芯片級致冷方案雖好，但必須對服務器進行定制。

南方基地邀請了浪潮和另外兩家服務器廠商同時對芯片級致冷方案進行研發(fā)。南方基地提出了熱管水冷的方案，這與浪潮提出的解決方案不謀而合，而另外兩家服務器廠商則分別提出了浸泡式和直接水冷方案。

熱管水冷方案擁有可靠性高、維護便利、低成本、工藝復雜度低等優(yōu)勢，理論上在滿足PUE值降低至小于等于1.2這個主要目標的同時，產(chǎn)品化的概率更高。而另外兩家服務器廠商的水冷方案雖然理論上也能滿足降低PUE值的目標，但要么實現(xiàn)成本太高，要么后期維護復雜，要么工藝復雜度高，均不具備向市場大規(guī)模推廣的條件。

基于以上優(yōu)勢，熱管水冷方案是更適合南方基地改造的方案。南方基地對三種方案進行了長達2年的測試，用夏天最極端的高溫天氣測試獲得的PUE值為參考，對方案進行了評估，經(jīng)過綜合衡量，最終確定，熱管水冷的方案是可行的。

協(xié)調(diào)資源，整體交付

在本次項目中，南方基地除了對方案有非常嚴謹?shù)囊螅瑢Ψ掌鲝S商也提出了很高的要求：必須具備豐富的行業(yè)經(jīng)驗，充分了解客戶需求，具備完善的方案解決能力，并在行業(yè)內(nèi)擁有很大影響力。

最終，南方基地選擇了浪潮作為項目的總集成，整合各方資源，最終將完整的服務器液冷方案進行交付驗收。（其中申菱負責外部制冷、新創(chuàng)意負責CPU熱管、華南理工負責科研理論配合、盈嘉軟件負責系統(tǒng)監(jiān)控。）

三大技術挑戰(zhàn)

在方案實現(xiàn)過程中，面臨著三個主要的技術挑戰(zhàn)。

首先是對服務器的改造，浪潮對傳統(tǒng)雙路服務器浪潮NF5280M4進行了設計調(diào)整，以熱管液冷模塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)的散熱翅片模塊，通過自然熱傳導帶走CPU等高發(fā)熱密度芯片的熱量。即使使用溫度高達45℃的水流，也可對CPU進行高效散熱，使其工作溫度保持在正常范圍內(nèi)。

改造過程中遇到了許多問題，例如，液冷方案改變了服務器的整體散熱策略，改造影響了風扇的正常運轉(zhuǎn)，經(jīng)常導致服務器死機，浪潮研發(fā)人員經(jīng)過多次嘗試，把服務器風扇數(shù)量減少到3個或2個，成功解決了這一問題。在設計熱管時，熱管的形狀和排布也會影響到實際的散熱效果，浪潮聯(lián)合新創(chuàng)意的研發(fā)人員經(jīng)過配合并多次優(yōu)化，最終找到了散熱效率最高的方式。

其次是致冷系統(tǒng)的改造，由冷卻塔、板式換熱器、雙循環(huán)水路代替?zhèn)鹘y(tǒng)精密空調(diào)，采用雙通道設計：“接觸式”致冷通道，排走高功耗高密度元器件的熱量；“非接觸式”致冷通道，排走低功耗低密度元器件熱量。為了保證服務器的運行安全，浪潮和申菱共同承擔起方案優(yōu)化，即將水流進行分區(qū)，外循環(huán)封閉于致冷設備間，同時在服務器接口部分設計了防漏接頭，內(nèi)循環(huán)采用無腐蝕絕緣冷媒，以負壓方式驅(qū)動水流，經(jīng)反復測試發(fā)現(xiàn)，這種方式即便出現(xiàn)水路漏點也不會對服務器造成影響。

最后是對供電系統(tǒng)的改造，采用市電直供，供電效率接近100%，使用高壓直流作為熱備份，確保市電失壓時無縫切換。

在項目中標后2個多月的時間里，浪潮與南方基地項目組積極合作整合多方資源，將想法變?yōu)榱爽F(xiàn)實，將基礎架構(gòu)成功落地，PUE降低至了1.2以下。

成為PUE1.2以下國家綠色節(jié)能標桿

與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比，這種新型數(shù)據(jù)中心節(jié)能效果突出，能效指標PUE值可由平均2.2下降到1.2以下。省電節(jié)能高達45%，在同等業(yè)務能力下減少機房建筑面積70%以上，配套投資下降10%以上，并可廣泛應用于高溫高濕地區(qū)，能有效推動我國數(shù)據(jù)中心的綠色發(fā)展。

這種芯片級節(jié)能綠色數(shù)據(jù)中心建設方案可有效降低能耗，目前，該科技成果已獲得發(fā)明專利16項、實用新型專利35項，并成功入選了國家2015年工業(yè)轉(zhuǎn)型升級資金綠色制造項目名單，關鍵技術成果被工信部鑒定為“國際領先水平”。

“數(shù)據(jù)中心液/氣雙通道精準高效致冷系統(tǒng)”示意圖

點評：

從此次項目的采訪中，筆者深深地感到：

首先，新方案的形成與跨界的突破點，機遇需要有準備的人。

其次，原理上有了突破，接下來就是工藝改造的問題，這需要有看準結(jié)果，勇于投入的魄力。

為什么是浪潮而不是另外兩家廠商？據(jù)悉，服務器重構(gòu)，一塊主板的成本要數(shù)千萬元以上。

南方基地的第一批實驗性的采購中，只有70臺服務器，由于量太少，多數(shù)廠商不愿意進行工藝改變，如果是七萬臺的量，大家削尖腦袋也要進來。

但是，就是在那一刻，浪潮慧眼識寶，認準了南方基地的想法在未來一定能夠成為主流技術，所以可以不考慮短期效益，對創(chuàng)新勇于投入。

南方基地除了承擔業(yè)務重任，還肩負著對IT支撐架構(gòu)進行創(chuàng)新研究和運維探索的重任。南方基地對數(shù)據(jù)中心的改造，目標是將PUE值降低至1.2的國際數(shù)據(jù)中心領先水平，節(jié)省大量電力成本，實現(xiàn)綠色節(jié)能，這對目前業(yè)務量極具增加的中國移動更是意義非凡。

同時可以預期，改造后的方案應用還可以推廣到中國移動其他數(shù)據(jù)中心乃至整合其他行業(yè)數(shù)據(jù)中心，成為業(yè)界的標桿。目前，工信部、國家超算中心領導，以及美國IDC行業(yè)的同行都對“數(shù)據(jù)中心液/氣雙通道精準高效致冷系統(tǒng)”表示了認可。

祝愿“數(shù)據(jù)中心液/氣雙通道精準高效致冷系統(tǒng)”早日量化，造福行業(yè)、造福社會！

liwz

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