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为了给服务器降温，人类到底有多拼？

作者:

锐新昌科技

一、先算笔账：散热到底多烧钱假设你有一批电脑，跑它们花 100 块电费。这时候有人告诉你：还得再掏 50 块专门用来散热，机器才不宕机。

一、先算笔账：散热到底多烧钱

假设你有一批电脑，跑它们花 100 块电费。这时候有人告诉你：还得再掏 50 块专门用来散热，机器才不宕机。

你会不会觉得自己像个冤大头？

可惜，大部分数据中心机房，就是这么个情况。这数不是我编的。中国信通院的数据：2022 年，我国数据中心平均 PUE 在 1.52 左右。

PUE 说白了，就是「总耗电 ÷ 服务器耗电」。1.52 意味着每跑 1 度电的服务器，就得再搭 0.52 度电在散热上。

2022 年，全国数据中心一共吃了 2700 亿度电。按 1.52 倒推，接近 900 亿度花在散热上——四舍五入，差不多是一个三峡水电站一整年的发电量。

好钢用在刀刃上，结果几百亿度电全花在了刀背上。你说亏不亏。

二、为什么都要往凉快地方跑

这就解释了为什么那么多数据中心宁可把机房修到北极圈附近、塞进山洞，甚至沉到海底。

凉快的地方，散热电费直接砍下一大截，还绿。

可不是谁都有条件把机房建在北极。剩下的大多数，只能从另一头想办法——让散热本身更狠。最常见的路子，是把风冷换成液冷。

三、风冷，为什么不够看了

风冷没别的，就是吹风扇、开空调，靠空气把热带走。

问题是空气导热、吸热都稀烂。它能散热，全靠「流动」那点事。可随便一种液体——水就行——吸热和导热能力都比空气强 20 多倍。

所以液冷更高效、更省电，这件事从物理上就定了。

四、液冷第一招：给服务器「泡澡」

液冷怎么散？头一个法子，给服务器泡澡。

那么大一个缸，高 1.4 米、长 2.5 米，灌满液体能塞进 52 台 1U 服务器，交换机带服务器全泡里头。这叫浸没式液冷。

泡肯定不能用水，得是不导电、不腐蚀的冷却液。盖好盖子防挥发，开机就一直给芯片降温——不用空调，也没有风扇的嗡嗡声。

热的冷却液顺着管子流进一个盒子，出来就又凉了，来回循环。这盒子叫CDU（冷却液分配单元），整套系统的冷热全在它这儿调配：一边是贵冷却液的内循环，另一边接室外，经冷却塔（可以理解成一直拿水龙头浇冷水）把热带走，两路在它身上做热交换。

为什么分两路？这边跑的是贵冷却液，管子不能长，太长太浪费；那边用便宜液体，甚至直接用水，室外铺多老长都行。

冷却液贵到什么程度？浸没式最常用的是氟化液，前两年最贵的时候，同样体积进口氟化液，价格和名贵白酒差不多。所以现在越来越多机房改用水更实惠、也更环保的矿物油。

油黏，流动性差。于是有人搞了个G-Flow（G 是重力）设计：利用重力把油往下拽。服务器立着泡，两颗 CPU 各接一根管，底下泵往下一吸，油借着重力和吸力不断掠过 CPU 把热带走。这么一加速，散热性能提了 2~3 倍——便宜矿物油，效果追上贵氟化液。

不过贵氟化液也有矿物油替代不了的地方：几种氟化液沸点极低，四五十度就开锅，靠不停沸腾成气体把热狠狠带走。缸盖上有块冷凝板，蒸汽冲上去凝成液体再落回来，继续沸腾吸热——这叫相变浸没；不沸腾的，就叫单相浸没。相变吸热更猛，再烫的芯片也压得住。

五、浸没式的进化：箱式浸没服务器

浸没式是好，就是那大缸笨重，占地方。机房要是已经有现成机柜，改浸没式得把老柜子全扔了。

于是又出现了一种箱式浸没服务器：不用大缸，直接把冷却液灌进一台全密封的服务器里，当普通服务器塞进现有机柜就完事。PUE 照样压到 1.05 以下，够夸张。

不过灌满冷却液的服务器死沉，改动也大，冷却液还是省不了钱。

六、液冷第二招：冷板式——像块「冷气片」

有没有更轻、改动更小、还不用贵冷却液的招？有，叫冷板式液冷。

冷板，就是一块中空的板子，里头流液体，紧贴发热芯片，热进冷出。原理跟北方冬天家家都有的暖气片一个样，只不过这是「冷气片」。

你品品：大夏天，暖气片里流的是冷水，你光着膀子贴上去，那叫一个爽。

液体在板子里走，不碰元器件，所以冷板式连贵冷却液都不用，纯净水就行。对服务器和机房的改造比浸没式小太多，兼容和灵活都强。主流冷板方案，接口、机柜、CDU 全用行业标准，国际标准服务器和国产化服务器都能接——客户不用一买买「全家桶」，缺什么补什么。

所以冷板式能成应用最广的主流，不奇怪。

七、让每个零件都凉快：全冷板 + 液冷背门

可一般冷板只罩得住 CPU、GPU，内存、硬盘、主板、电源都没这待遇。凭啥芯片搞特殊？

工程师们又整了俩方案：

全冷板液冷服务器：CPU、内存、主板、硬盘各自配冷板，主要发热件全实现「冷板自由」。

液冷背门：机柜背面那扇门，里头流着液体，关上，整柜变一台「大冰柜」，里面的服务器全跟着降温，PUE 直接干到 1.05 以下。

八、结尾

说了这么多，浸没也好、冷板也好，谈不上谁比谁高明，就是思路不一样，目标都一个：散得狠、省得电、还环保。

芯片一年比一年烫，人类为了把它按住，也就一年比一年能折腾。

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