【白皮书市场研报】全液冷冷板系统参考设计及验证白皮书（2024.1）.docx

35M37目录第毯液冷行业背景及技术优化方向031.液;3亍业背景及政策042液冷数据中心主流技术介绍及对比071先进冷板液冷数据中，1介绍084冷板液冷服务器设计技术优化方向09第二然至液冷服务拓系统架构设it101.全液冷冷府赌器创新承112系统也成及管路布局121通流方式选择减量计算13第二率全液冷IH务器冷板关惚艇件设计161.CPU冷板蝴172内存液冷设计171硬盅液冷设计184Pae/OCP卡液冷设计19S电源冷板设计21第四点全液冷版务JS冷板性能君试231.测试项目悭242测试结果分柝25第五章用冷板金液冷方案设计与测试291.铝冷板全液冷方案设计302ta冷板性能与煎容性SSM311语冷板测试触果及分析52外六球合板液号未米里考岐里1.全液冷冷板技术应用拓展2冷板液冷新技术展望1.铝冷板全液冷方案设计为了*步优化潮冷眼芬法的IfcIfflJ赫,三s有铜冷三j三½±.叱Xa于将材质冷板也做了全液冷系统方案的探索.以下是粗冷板全液冷取好器及冷板节点示意S3.图|卷21四15点用沙板液港里务：图17.IH冷板”点图cyw1.uw.je-Hjwwuju<ntmzjw-l/ju<11a7wcr>tix>v.KlgcJUrrUUXMil设计基本保持跟期冷板方案一致.与铜制】。冷板稀懒入铝冷板结构S计不同,铝制】。冷板直接针对铝冷板进行槽道设计,并由上盖和下底板2块冷板进行需盖和炭接,实现一体化铝冷板结构,详细如下图所示：图18.忸IO冷板图JM>MU9KJXll=6，cUfc三三<rg*J.3，yWMA4-X-JKJ口.工RJ»/、Ml)UM产后铝冷板方案比铜冷板成本预计可以节省20%以上2.铝冷板性能与兼容性M试铝冷板目前在数据中心行业的使用还比较少,一方面由于铝材质的授热能力低于铜材质,相同换热设计下,铝冷板的热诅更高;另一方面，福材质;舌性更忘,更容易与冷却工质发生反应,严重的可能is成冷却工段杂（S增怎,冷板腐住、泄露,甚至最终影病系统使用.因此选择铝材质冷板，在保m冷板换热与流动性的足要求的同时,需要对冷板的可靠性及冷却工质兼容性迸行测试与匹配.此次讴冷板的探索，在方案方案设计.换热与流动性能等测试的JS讹上,出加了冷却工质兼容性JJJfit,可为后续探索与应用提供数据参考与支撑.2.1冷板换热与流动性能测试2.2冷板与冷却工质兼容性测试铝冷ISttO场主SS三gSl耐两方面礴正，冷鞋阳才质从是酬可;龌各个部件的散热需求.将田冷板况试标且接入专用的容住测试平台，测试平台内配有冷板液冷系统及纯化装置，通过TTV持续加热及CDUJg环实现冷却工段持续携定高温运行,冷却工质冷板入口流速15ms,冷却工质出口温度65'C.每天记S检自每个支Jg的渤B.温度数据、溶液电导率值及PH伯变化,定期使用专门的试蛉瓶收取用M溶液.整体测试结束后,将剩余冷板和Sl试样片拆卸，称B并进行分析物解.通过对比测试样品前后结构参数（关能尺寸.质量、流道表面形挽）,性能曲数（敝都性能）及浏St平台冷却工质电导率及离子含量等数据,判斯冷板在长周期运行后，是否存在兼容性问图19.冷板冷H工随城冷性瞬试平仃3.铝冷板测试结果及分析i蝴测砌蟒口下：3.1换热与流动性能测试结果全液冷服务器铝冷板系统散嬲脑结果如下表.!,暴力板奈统itt热酒送条!1序号政H1冷板材料2冷加工质PG253迸3UtSIX(W45)4toxas60X5环境君度24X6节姗131PM&K1.用冷版系统H热潮闷果序号BBfl=加反就IR功笈，出收埋格CWiAMiIir1CPU350878O77(½fl)2Menxxy12.48571经测试,铝冷板（与冷却工质纯水）和铜冷板（与冷却工质PG2S）在相同流量下散热性能相近，振过基于350WCPU对比测试,CPU讴冷板相比抑冷板在相同工况下湿度交2（腕ffi20%）,但CPU铝冷板依然能满足全液冷敝热gKPU的放热需求,并且还有一定的安全温度裕值.由于出冷板和铜冷板采用相同结构设计，二者在相同流量工况下诲阻基本一致.CPU铝冷板测试热用犯流阻曲线如下图.图20.CPtIlfi冷板热阻曲线3.2兼容性测试结果运过超3个月砥A运行后，分别对冷板冷却工I5、热阻.B量迸行检S1.并对冷板的进行切割处理，测试冷板内部结构交化,详细数抿如下：经过检测,冷却工质的电导率、冷辘量、热性能均没有显音变化,冷却工质数据及冷板形态费数均渍足要求.蜴冷板拆解后，内部结构也无腐蚀性形态,部分测试过程及结构SS片如T®际：m；做你H图图21.办板内（站杓闺-1±2Z第八早冷桐夜窗睡思考1全液冷冷板技术应用拓展2冷板液冷新技术展里第六章I冷标的令未来思智展单1.全液冷冷板技术应用拓展1.1内存液冷应用硒段由8务器项目中，通的®肝单题CPtJ网炯第星河l深（邸修）.考陋旅粒三ffi和PC飒都皿等不!淞差，f三后按®I睇内屣行冷SiSS对刊11H艺要求侬.同时现阶段服务器主板尺寸逐步缩减,内存间距逐步下烽，内存功耗也不断顿,未来内存功耗最高将接近50W,如何哪8内存液冷换热也将是一个福究方向.iffiig用½Zi案常因为冷三工铤与主期帮舶及酷目5喇司Jg,敬f>3三插入冷板阚RlI内存插槽的过程中存在干涉，影胞内存插披连接及接跄换观女035用柔性热管方案,尽管可以在一三程度使冷板可以移动，懒对内存结构公差的影响，但由于内存的频繁播放及不断提升的散热需求,这将对热管的耐久度和换端影力提出更高的要求.因此未来枕木式内存液冷冷板方案将可以在有效增强内存液冷痰雌力的同时,解决内存液冷f三干涉的何Sl,但如何优化枕木散热器及内存冷板的结构及尺寸，使之送配各种服辨IHA1.2硬盘液冷应用构.同时使枕木散焦岗结构港,加工MR化，成本11介化，将是未来该IS技术皿bit境否HlE批量使用的关键.硬盘自身的特点5火寸大,功耗低,温度要求高,但同时要求能够R翻解的特点,通常情况下，单台服务器使盘数824左右,数多且排列紧密如果按照CPU液泠的方式进行设讨，布置传娩沪齿冷信三沟,一方面块少足蝌凝间布置,每个冷板需要由盖板,星板W豺齿流道姐成,厚度至g-8m,且需要每个硬配初防按接头实现水路连接,这将极大增加冷板成本,大幅塔力旗点及维护渔度，这对于整个服务器的液冷是不利的.充分考电侬在尺寸，班I和温度的要求及其蚓越性，采用仅增加冷板（含热管）实现无水接树热的方案或将是未来fl酷液冷的f重要发展方向.通过金属板及焦管与整个硬盘去面进行接题,将硬盘瞰施进行i匚颗传递辐辆,再由温面接触的液冷冷板将热酬徒,实现顺.金M令板（含热管）可支持不低于3OW/默迪釉,厚度不高于3mm,可以与硬盘及理经克更好地进行俎装拼接.在上述优势的基Stt,采用该种换热方案的硬盘液冷仍需更好地解决接触点固定、接触面材料选择及肺冷板与堀JE力等相关技术问磔，另外将壑个硬盘冷板标准化和模日化,也是未来要裤决的四要问题.第六置I冷板液冷未来思考展更2.冷板液冷新技术展望2.1负压冷板液冷技术展望对于传琉冷板液冷系统，系统内部令却工质的工作压力高于大气压,当管路老化或破岗后,内部冷却工质会流出到服务器内部,可能对服务甥乃至数据，网造成灾难性的S害.这也星常树冷板式液冷技术推广应用中客户的核心St虑点.负压冷板液冷技术突破正压的终端,变被动应对为主初防御,可琳保激冷比环省路内的冷却工质工作任力©定彳中卜界大气压的状态.当管路出现物S.曷至切断的情况，冷却工质因为低压效果,被大气压推动并回流SOeDU.控室内,全程不出现用可温液现象,从根源上筑决漏夜癌点的未来如需在数据中心领域应用负压液冷技术.最重要的是解决液冷系统用力控制和优化的问题.负压CDU压差坪!正压CDU来说按小,可提供S差在小于0.7bar,因此应通过在保砰冷板液冷部件换热能力的同时,减少冷却。流及优化结构进而减少系统阻力,实现更酗的勒；同时，由于系确任压,冷却攻t三l温度榔肝100'C（通常在70'C左右），因此系娩回水温度需要有效控制,超&产生汽化.针对于负压泡亮后的告警及维护等方面的林的优化.也是负压液冷能够实现也用的E要方向.2.2相变冷板液冷是一种较为新兴的液冷技术，该技术基存蛎两相冷却工®回路技术,由于其利相变冷板液冷技术展望用冷M）攻在加热后汽化,液-气照发相变酒热脓热,具备换热效率高,换据脚温度恒定等优势；又Ia汽化沿热远高于显热，因此相同展热量条件下,所需冷却工S流量小，慢热过程发功节能性更高；同时又因为该类相交冷却工15通常为含筑类物质.具副沟整跑,因此如出现冷却现世箔至服务器，团6不会对服务器造成影响,系统安全性蛔.综上来说，相笠令板液冷具备高效换热,宓效均温.高效节能及高效安全的优势.未来Jl三在SSB中心噬城应用相变液冷技术,同样存在TT可瞅魄蝌要解决.第f可SS是对于相交工质的邮,需要考虑冷却工质适合使用的压力与沸点范围,安全性,环保性.换热及流动能力等因素；另f关键点是对于冷却工®的系猊压力控制,需要对系统内部各个部件的压损进行调整及控制,实现冷却工三在服务等不同功耗,不同冷板结构等情况下，台内部压力和国S在合理范围内.解冷却工®在整个烟周期内均处于气液两相状态,既不会汽化过彳暖响换熟,又不会汽化过高造成笆内干涸气温骤升.