在云计算和大数据时代下，数据中心建设规模中节能的诉求突显。此前数据中心节能技术一直以来仅仅关注数据中心基础设施层面的创新，并未针对服务器设施层面进行节能创新技术实施。随着机架式服务器取代了塔式服务器引发数据中心建设的新思路，到如今从低密度向中密度发展，进而出现了数据中心散热带来的挑战。针对这一趋势，近期国内服务器生产商中科曙光提出：直接浸没式液冷服务器技术为数据中心的节能降耗绿色发展提供了新的理念和技术方向。未来浸没式液冷产品是曙光未来数据中心的发展方向。
探讨原因，缺乏技术发展战略上的行业创新思维是一个关键因素。面对数据中心散热挑战，高温风冷服务器配合数据中心新风直接自然冷却技术，以及液冷服务器配合数据中心水系统间接自然冷却技术是两个方向。作为高性能计算领导厂商，曙光一直致力于高效制冷技术的研究工作，并不断应用到产品中去，全新的液冷服务器产品TC4600-LP方案采用混合冷却式液冷服务器，这将带给业界数据中心建设一个新趋势。
中科曙光数据中心产品事业部总经理 沈卫东
中科曙光数据中心产品事业部总经理沈卫东表示，传统服务器是利用空气带走机箱内发热元件发出的热量的，这种冷却方式被称为“风冷”。但由于空气的换热效率很差、热流密度很低，造成风冷服务器具有冷却能耗高、噪音大、设备密度低等先天性缺陷，已经成为服务器冷却技术发展瓶颈。
相对国内而言，国外巨头们走出另一条路线，采用特殊液体直接与发热部件接触进行换热，称浸没式液冷服务器技术。与沈总沟通中了解，中科曙光自2010年开始研究液冷服务器技术，对液冷服务器未来的发展方向，与美国3M公司合作在许多技术方面做出了创新技术体系。
浸没式液冷服务器
面对风冷的挑战，曙光与3M公司合作在浸没式冷却技术上取得了突破，其高可用性、高密度、超低PUE等优点，对于数据中心节能降耗的技术认知带来一个新的趋势。采用浸没式冷却技术的液冷服务器使节能降耗带来了变革性的创新。浸没式液冷服务器技术最大特点是很少受限，不需要通过液冷板、液冷头等传导部件将被冷却对像的热量传递到液态冷媒中从而将热量转移到室外大气环境中去，便可以直接通过液体进行冷却。
曙光TC4600-LP液冷服务器
作为曙光主流刀片服务器产品TC4600的液冷版本，它的主要性能与风冷版本完全相同，TC4600-LP设计为采用液冷+风冷的组合冷却方式，来实现服务器热量的有效转移上充分体现了曙光冷却技术的思考。同时，配套的基础设施GreenLC整体方案具有全年自然冷却的功能，使基础设施冷却系统的运行能耗降低。
从ISC'14曙光浸没式液冷服务器PHPC300的亮相，到如今曙光正式量产间接混合冷却式液冷服务器TC4600-LP的带来了变革性的能耗创新，从而实现数据中心整体提升制冷能效。而针对国外数据中心冷却方案，Facebook位于瑞典北部城镇吕勒奥(Lule)的数据中心，采用的就是新风直接自然冷却技术，充分利用当地气温高于30度的时间不超过24小时，在该地区建立数据中心将节省一大笔散热开支。面对传统新风制冷的方案，中科曙光数据中心产品事业部总经理沈卫东和中科曙光高性能计算产品总监戴荣博士具体分享液冷产品在数据中心未来应用上的趋势。
中科曙光数据中心产品事业部总经理沈卫东告诉记者，从国内各地气候条件来看，南方地区温度高、北方地区风沙大，类似于吕勒奥这样数据中心的理想地点并不符合国内数据中心建设条件。但对于未来的发展方向，通过沟通数据中心余热回收部分能发电的概念，但是真正余热发电可能还需液冷技术真正应用之后形成可行性方案。
对于运营的成本，中科曙光高性能计算产品总监戴荣博士表示，液冷服务器一方面主要还是更高的运营效率，最终整体的运维相对风冷服务器有优势和空间。设计这种液冷+风冷的组合冷却方式是针对市场发展需求，如今液冷服务器还是处于引导的地位，主要应用在高性能计算、电信和互联网行业，随着行业需求变化会被用户逐渐的接受。
对于传统刀片式服务器风扇功耗可占刀片服务器整机功耗8-10%，而曙光TC4600-LP间接混合冷却式液冷服务器的泵功耗只占1-3%，可实现节能60%左右，而运行噪音可以轻易控制在45dB以下。在TC4600-LP系统总体设计方案中，1个CRU（冷却柜）+2柜服务器机柜（共12箱，120片）组成一个最小冷却单元。液冷与风冷两套系统组合为服务器提供散热解决方案，在机柜内部融合，组成CRU机柜，其内部同时存在CDM模块及CIM模块。
液冷服务器工作原理
据了解，每箱TC4600-LP设计发热量为4kW，其中液冷系统解决2.7kW，风冷系统解决1.3kW；单CDM制冷量为10.8kW，负责左右两个机柜内部4个HCDU的配冷，CRU机柜内共3个CDM模块，解决12个刀箱配冷问题。于服务器发热量中70%左右被液冷系统带走，风冷系统的容量仅为原来的三分之一左右，从而实现TC4600-LP的整体冷却问题。
TC4600-LP内部设计结构
在运营费用OpEx方面，TC4600-LP配合CloudBASE GreenLC基础设施整体方案，可以为一个中型数据中心节省电费支出。同时，由于提高了功率密度，数据中心所需的机房面积则可减少20%，或者机房利用率提高20%。而在设备投资CapEx方面，与风冷版TC4600相比，虽然液冷版TC4600的成本有所提高，但配套的冷却系统基础设施的成本则有所下降，所以整个数据中心的CapEx基本不变。
随着服务器液冷技术带来服务器物理形态的变革，同时带来数据中心建设模式的变革，曙光混合冷却式液冷服务器将对信息化产业格局将产生深刻的影响。
