為了滿足人工智能、物聯網和邊緣計算等技術的需求，數據中心比以往任何時候都更密集，每個機架消耗的電量更多。能源消耗的增加給企業帶來了新挑戰—如何確保服務器散熱。

從CPU和服務器領域的最新發展來看，數據中心液體冷卻可能是解決辦法。處理單元對電源的需求不斷增加，現在大多數數據中心都需要新的機架密度。對于需要部署更多尖端處理技術的IT部門而言，這可能是一個障礙。

Hyve Solutions公司技術副總裁Jayarama Shenoy說：“在某些時候，空氣冷卻并不是最佳解決方案。你可以冷卻某些東西，但是有時候會影響效率–從空氣冷卻所需的功率來看。液體冷卻的主要好處是可以幫助我們支持最先進的CPU或加速器技術。”

Shenoy指出，數據中心主要使用三種主要的液體冷卻：閉環液體冷卻、水基冷卻和液體浸沒冷卻。這些技術使用電介質液體或水將服務器的熱量帶走，企業可以在單個服務器級別上使用直接芯片冷卻產品。

基于液體的冷卻技術可以更有效地傳導熱量，特別是對于每個機架高達30至40 kw的高密度機架或使用GPU的情況。專家表示，隨著越來越多的IT部門希望使用基于GPU的服務器和高密度機架，數據中心液體冷卻技術的部署將會增長。

液體冷卻還可以節省成本，特別是在數據中心具有高功率輸出或需要大量能量運行的情況下。

聯想高性能計算(HPC)和AI執行總監Scott Tease說道：“例如在高昂電力成本的國家：他們將水冷卻視為降低電費的一種方法。因為每千瓦時費用高昂，所以只要降低總千瓦數，就可以節省相當多的錢。”

隨著IT部門增加數據中心內風扇的使用，噪音是另一個因素。對于風扇，有時候管理員在數據中心時必須佩戴聽力保護裝置。而使用液體冷卻時，噪音會大大降低，從而可以防止管理員聽力受損。

數據中心液體冷卻部署情況

HPC部門通常都會使用液體冷卻，Tease估計，在2020年，至少有70%的HPC系統采用液體冷卻。現在，IT團隊對非HPC系統的部署很感興趣。

Vertiv公司熱能和數據中心副總裁Steve Madara指出，對于服務器而言，每個機架的平均能量輸出約為8至10 kw，這在空氣冷卻技術能力范圍內。隨著越來越多的IT部門支持AI和機器學習(即使規模很小)，他們將需要除風冷之外的其他技術來滿足這些高密度機架的需求。

Shenoy說，數據中心液體冷卻的部署率取決于技術類型。而且，某些液體冷卻系統比其他系統更為成熟。

閉環液體冷卻可能會很昂貴，但是對于關鍵的用例來說，成本通常是合理的，這鞏固了該技術在整個行業中的部署率。

由于企業擔心在IT基礎設施附近放置水帶來挑戰，使用設施用水冷卻基礎設施始終只占市場的一小部分。

另外，液浸冷卻是一種較新的技術，目前處于早期采用階段，它價格昂貴且存在維護障礙。

冷卻基礎設施變化帶來挑戰

IT團隊必須為液體冷卻設備采用新的管理框架;傳統的空氣冷卻選項具有可用性和維護優勢。

對于基于空氣的冷卻，IT部門在維護方面具有更大的靈活性，并且組件更易于維護。這具有很大的積極意義，尤其是如果IT團隊每三到五年更新一次設備。

Madara稱：“風冷設置真的很容易。我將一臺服務器換成另一臺服務器，就會冷卻，而數據中心并沒有發生太多真正改變。大多數困難在于，更換當前的基礎設施，以及弄清楚如果我更換基礎設施來支持液體冷卻，那么在3年、4年或5年更新設備時我將繼續使用這相同基礎設施嗎?”

另外，液體冷卻系統可能會引起供應商鎖定問題。由于IT團隊使用多個供應商提供服務器硬件，因此他們必須考慮其數據中心硬件支持哪些液體冷卻選項。

Super Micro Computer公司現場應用工程高級副總裁Vik Malyala表示，在典型的免費風冷設置中，IT團隊使用的系統尺寸或機架尺寸都有標準規格，管理員可以簡單地插入技術并將電纜布線到機架中，無論服務器廠商如何。

管理員必須查看其所需的液體冷卻產品是否可以支持異構數據中心，或者他們必須考慮特定的供應商，尤其是在企業決定使用直接芯片冷卻液體的情況下。

IT部門必須確保管理員可以部署液體冷卻技術;這種準備工作會帶來額外的費用。

Shenoy說：“完全采用液體冷卻還意味著你必須支持每個機架60 kw、70 kw或更高的功率密度。為支持更高的功率密度而對數據中心進行改造可能會產生次要成本。”

根據Tease的說法，這也是一個心理障礙。那些熟悉大型機的行業專業人員從事液體冷卻技術已有很長時間了，他們可能想知道為什么不早點采用基于液體的冷卻，但是有些企業和IT團隊對在基礎設施附近使用水或液體持謹慎態度。

為了解決這些問題，管理員可以研究使用少量水冷卻單個服務器的液體冷卻設置，對硬件進行內部測試，考慮使用閉環液體冷卻系統，并評估硬件的可維修性和可訪問性。

如果IT團隊希望完全避免使用水，那么可考慮在電子設備周圍使用經過安全認證的冷卻劑。

處理能力需求推動液體冷卻部署

就數據中心液體冷卻的部署而言，IT部門應該盡早研究此技術。對于投資于更高密度服務器機架、更多數據密集型用例和更高處理能力的團隊而言，液體冷卻是有效運行數據中心的必要條件。

Malyala說：“我認為接下來一兩年將是企業如何適應的決定性年份。這個行業正朝著一個方向發展，在這個方向上，在數據中心，冷卻器將最終成為常態，而在幾年前并非如此。在幾年前，我還認為，企業之間將進行合并和協作，以提出提高部署率的技術。”

他表示，IT團隊將決定他們是否必須使用液體冷卻技術來支持更高密度的機架，或者他們將評估其技術并意識到其服務器不會散發出足夠的熱量，以證明投資的合理性。

Tease說，新一代處理器和GPU預計在未來兩年內問世，屆時安裝新硬件到傳統的風冷服務器中可能是挑戰。

“在即將到來的新一代服務器中，你將會看到幾乎每個水槽以及所有的設備內都有液體，因為這些部件將產生大量的熱量，從而使風扇無法足夠快地將熱量轉移出去。你將需要液體系統來將熱量從該零件帶走。”