数据中心单相浸没液冷规模化应用关键技术研究*

doi:10.12267/j.issn.2096-5931.2023.05.011

信息通信技术与政策 ›› 2023, Vol. 49 ›› Issue (5): 65-72.doi: 10.12267/j.issn.2096-5931.2023.05.011

数据中心单相浸没液冷规模化应用关键技术研究^*

Research on key technology of large-scale application of single-phase immersion cooling in data center

钟杨帆, 刘丹, 文芳志, 郭锐, 刘向东

阿里云计算有限公司,杭州 310000

收稿日期:2023-04-25 出版日期:2023-05-25 发布日期:2023-05-30
作者简介:
钟杨帆,阿里云计算有限公司云基础设施事业部服务器研发架构师,主要从事系统散热架构及液冷技术等方面的研究工作
刘丹,阿里云计算有限公司云基础设施事业部服务器研发架构师,主要从事浸没液冷信号完整性等方面的研究工作
文芳志,阿里云计算有限公司云基础设施事业部服务器研发总监,主要从事服务器等方面的研究工作
郭锐,阿里云计算有限公司云基础设施事业部服务器研发架构师,主要从事服务器系统硬件架构等方面的研究工作
刘向东,阿里云计算有限公司云基础设施事业部服务器研发架构师,主要从事浸没液冷机柜和服务器架构设计等方面的研究工作
基金资助:
^*国家重点研发计划项目(2021YFB3803200)

ZHONG Yangfan, LIU Dan, WEN Fangzhi, GUO Rui, LIU Xiangdong

Alibaba Cloud Computing Co., Ltd., Hangzhou 310000, China

Received:2023-04-25 Online:2023-05-25 Published:2023-05-30

摘要/Abstract

摘要：

在“双碳”目标引领下,降低计算能耗,推动“绿色计算”十分关键。单相浸没液冷因突出节能优势近年来得到广泛关注。数据中心追求高能效的前提是保证数据中心的高可靠性和高可用性,数据中心的安全性与稳定性以及可持续演进是比节能更重要的指标。为了满足大规模化应用,需要对系统架构的可靠性和演进能力等关键技术进行研究评估。基于全流程的视角,从数据中心和IT设备全局出发,对不同液冷技术架构支持的可靠性等级,能效水平等进行了梳理,重点对单相浸没液冷系统架构的可靠性,未来演进能力进行了重点研究分析。通过研究分析,以期为我国数据中心单相浸没液冷行业的更大规模化应用发展提供参考。

关键词: 数据中心, 单相浸没液冷, 可靠性, 冷却液

Abstract:

Under the guidance of the carbon peaking and carbon neutrality goals, it is crucial to reduce the energy consumption of computing and promote “green computing”. Immersion cooling has been widely concerned in recent years due to its outstanding advantages of heat dissipation and energy saving. The premise for data centers to pursue high energy efficiency is to ensure the high reliability and availability of data centers. The security, stability, and sustainable evolution of data centers are more important indicators than energy saving. In order to meet large-scale applications, it is necessary to study and evaluate the key technologies such as reliability and evolution capability of the system architecture. From the perspective of the whole process, this paper sorts out the reliability levels and energy efficiency of different liquid cooling technologies by starting from the overall situation of the data center and IT equipment. Then, it focuses on the analysis on reliability and evolution capability of the single-phase immersion cooling technology. It is expected to provide a reference for the large-scale application and development of the single-phase immersion cooling industry in China’s data center.

Key words: data center, single-phase immersion cooling, reliability, coolant

中图分类号:

TN929.11

钟杨帆, 刘丹, 文芳志, 郭锐, 刘向东. 数据中心单相浸没液冷规模化应用关键技术研究^*[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(5): 65-72.

ZHONG Yangfan, LIU Dan, WEN Fangzhi, GUO Rui, LIU Xiangdong. Research on key technology of large-scale application of single-phase immersion cooling in data center[J]. Information and Communications Technology and Policy, 2023, 49(5): 65-72.

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图/表 9

图1 全球数据中心行业的PUE变化趋势

图2 典型数据中心能耗构成

表1 不同冷却技术能效对比

能效指标	风冷	板级液冷	全浸没液冷
PUE	1.5	1.25	1.09
对比风冷(%)	/	-16.67	-27.33
ITUE	1.111	1.056	1.0
对比风冷(%)	/	-5.0	-10.0
TUE	1.667	1.316	1.09
对比风冷(%)	/	-20.83	-34.6

图3 单相浸没液冷系统技术架构

图4 板级液冷系统架构

图5 高可靠浸没液冷数据中心架构

图6 浸没式液冷冷却液分类

图7 浸没液冷传热类型分类

图8 判断自热对流影响程度的依据

参考文献 15

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