联想中国集团公司资深水冷研发工程师田婷发表致辞
各位领导,各位专家,下午好!我今天给大家介绍的是联想的温水水冷全球案例。
我的题目分三个部分,第一个是绿色节能的液冷技术,讲到这里我首先想到的是现在北极的北极熊,数据中心在为人类带来科技进步和福利的同时,每年都消耗着巨大的电量,而这些被消耗的电量直接被排放到了环境中,第二个是联想的温水水冷技术,联想作为一个有社会责任感的企业,我们能为社会做什么。最后介绍一下联想的温水水冷和热回收技术的全球应用案例。
传统的数据中心已经运用了很多年,大多数都是采用风冷方式来冷却的,这种风冷的数据中心和IT设备本身在散热上是解耦的,它们之间的契合度不高。随着数据中心规模的增大,现在对能源节省的需求也越来越大,对于绿色数据中心的需求越来越高。就像刚刚领导所讲过的关于臭氧层保护,碳排放等问题的关注度越来越高。现在数据中心慢慢采用了水冷背板门这种液冷技术,但是同样水冷背板门和IT设备本身还是属于解耦的,在设计上关系不大,从根本上来着,IT设备本身还是属于空气冷却,所以还属于间接液冷技术。
联想中国集团公司资深水冷研发工程师田婷
随着IT设备研发的深入,更多的数据中心采用了直接液冷技术,这时数据中心和IT设备的液冷技术是强耦合,IT设备的液冷技术直接影响到整个数据中心的液冷效率。直接液冷技术目前的形态主要有:冷板液冷技术和浸没式液冷技术等,联想的全球应用案例主要是冷板液冷技术。
从芯片的温度来说,液冷有直接的好处,刚刚也看到了数据,液冷的芯片温度确实比空冷会低,更低的芯片温度可以带来两个好处,首先芯片稳定性变强,失效率变低,其次,芯片的漏电流变低,所以芯片所消耗的功率变低,芯片有更多温度空间来超频,对于这个性能其实也是有提升的。
联想的温水水冷技术在09年就已经有大批量的生产和广泛应用,联想的温水水冷技术一直是处于进化的过程,一直发展演化到现在18年,联想的温水水冷技术有以下几个特点:首先属于全水冷,到18年最新一代产品SD650,90%的热都会由液体来带走,这样液冷散热效率会非常高,对于空调系统的依赖性会很低。
基次联想的液冷是属于温水水冷技术,冷却液进入服务器的水温已经高达50度,我们洗澡的温度大概是在37度,42度的时候就会发生低温烫伤,在50度的时候会发生高温烫伤的,开个玩笑说,我觉得可以改名叫做烫水水冷,这么一个温度的话温水水冷确实实至名归。
为什么要把进入IT设备的水温设计得那么高?当然散热的时候应该是温度越低越好,但其实对于芯片来说联想温水水冷所带来的芯片温度大约在60度的温度左右,对于芯片来说还算是挺凉的温度,完全满足散热的需要。但是IT设备将热带出来时将升温至60度左右,这时液体的热品质非常高,这一点可能很少有人去关注,高温水带来的高热品质就意味着在散热时有更多的可能性,比如全年自然能却,热回收再利用等。
这个是我们当前最新的产品SD650,从内部结构上来看还是挺漂亮的,50度进水温度,出水温度基本在60度左右,冷却液采用去离子水,与机箱之间采用零滴漏盲插快速接头,在运行过程中很容易就可以从机柜前方将水冷节点拔出,正常做维护。
这是一个水冷机柜整体的前视图和后视图,前视图非常干净,可以将水冷节点方便拔出。整机柜采用无风扇设计,只有电源本身自带的风扇。大家可能认为就水冷技术本身而言已经是一个被广泛使用的很平常的技术,这个已经很成熟了,没什么好讲的,但是其实在整个设计、制造,包括我们运输还有在现场安装,包括后面实际的运维,其实都是有很多的技术点和普通风冷系统的是不一样的,这不仅需要在技术上的长时间的积累,还需要站在数据中心这个高度来思考和运作。
下面这句话送给大家:工欲善其事,必先利其器,我们希望联想提供的服务和产品能够成为大家手中的利器。下面讲一下温水水冷的全球案例,首先是德国的LRZ超算中心在TOP500有排名28,联想和LRZ已经深度合作有做过很多代液冷产品,其中还包括一些热回收的应用。另外一个案例是德国的卡尔斯鲁理工大学,这是德国最享有盛誉的理工学院。
以下是与气象研究相关的案例,德国波茨坦气候影响研究所、马来西亚气象局等,另外和教育相关的案例有:挪威国家研究和教育网络、英国伯明翰大学、新加坡南洋理工大学等。另外还有一些案例,由于篇幅原因我并有给大家列出来。
其中我把NASA放在这一页的中间位置,也是有一些用意,大家知道NASA是美国家航空航天局,是属于美国的行政性科研机构,对于保密性和可靠性的要求非常高,联想的产品自2012年起在NASA部署以来,一直得到认可。
下面给大家介绍一下联想温水水冷技术在LRZ超算中心的应用。大家看,这一个就是LRZ超算中心的大楼,所有的水冷计算节点都是由联想提供,大家看到的这个很漂亮的落日,其实在冬天的时候这个地方还是很冷的,我们看到的整个楼宇的供热都是由计算中心的废热来提供的。
我们看到液冷分两个阶段部署,第一个阶段部署了九千多个节点,一共约14万个计算内核,第二阶段部署了三千多个节点为,共计约8.6万个技术内核。从IT设备循环出来的冷却液高达60度左右,热品质非常高。左边这个图是一个温水游泳池,60度左右的热水,不需要经过任何的热泵就可以直接拿来使用,这个温水的游泳池只是一个很小的应用案例。
LRZ超算中心的的办公室大约需要提供50瓦每平方米的能源用来采暖,由数据中心排出的废热就足以提供整个楼的采暖,其实还有一部份剩余。冬天产生的废热可以用来采暖,那么夏天产生的废热又能用来做什么呢?我们可以将废热拿来直接回收利用制作冰水,用于供给空调的冷冻水供给,所制作的冰水大概可以控制在20度以下,可以直接拿来做数据中心的冷源。
这是我们在北京大学计算中心落地的一个水冷案例,PUE值很低,冬天正常情况下是跑到1.08,夏天是高一些在1.1左右,Linpack效率达到了92%,得到了大家的认可。谢谢大家。