當前，算力需求推高數據中心規模，在耗電量近乎於IT設備的製冷環節，隨著晶片功率的不斷提高，風冷散熱已經觸及天花板，液冷技術成為新型數據中心的重要選擇。
我們知道，液冷技術有浸沒式液冷和冷板式液冷，而冷板式液冷對現有伺服器晶片組件及附屬部件改動量較小，可操作性更強，已成為目前成熟度最高、應用最廣泛的液冷散熱方案。
01 液環式真空CDU杜絕漏液問題
對於液冷系統而言，冷卻液泄漏是一個必須重視的技術痛點，要知道冷卻液具有導電性，如果出現漏液問題，那後果是不可想像的。
目前，針對漏液問題，業界普遍採用的應對方案是安裝漏液檢測系統。這種解決方法是採用被動方式，也就是當漏液出現時，我們能感知到，然後採取相應的舉措。
當小型泄露發生時，這種處理辦法尚為有效，但當出現液柱大口噴射情況時，突發且短時間內擴散可導致系統宕機，漏液檢測系統無法規避事故損害。
從第一性原理出發，我們需要追問為什麼會出現漏液問題。常規冷板式液冷系統內部為正壓，即系統內部流體壓力大於外部大氣壓，這樣當系統某處管路發生破裂、鬆動或冷板腐蝕後，冷卻液便會泄漏。
於是負壓冷板式液冷技術應運而生，化被動為主動。針對正壓液冷技術存在的漏液痛點，負壓液冷系統內壓強低於外部大氣壓，因此當管路發生破損時，能夠確保冷卻液不會泄漏至伺服器。
浪潮資訊首創的液環式真空CDU是一種液冷系統二次側均為負壓的動力單元，能夠實現液冷系統的低風險、高可靠，一方面由於管路內均為負壓，因此徹底杜絕了漏液隱患，無需漏液監測設備；另一方面其運用真空泵製造的壓差小於1個大氣壓，因此也降低了對液冷管路、流體連接器耐壓性的要求，提升系統可靠性。
02 液環式真空CDU的再創新
液環式真空CDU在解決漏液方面有著立竿見影的效果，但是浪潮資訊並沒有止步於此，而是在液環式真空CDU基礎上進行了多個層面的技術創新，包括對理論設計和實現可行性等進行評估，並進行方案的疊代設計。
負壓冷板式液冷技術也並不是一勞永逸，現有負壓液冷循環系統必須同時依靠真空泵和水泵來實現液體的循環流動，利用真空泵實現負壓，利用水泵實現低壓腔室到高壓腔室的冷卻液流動，需要真空泵和水泵的協同配合，二者缺一不可。
浪潮資訊進而設計出一種多腔室切換的負壓液冷系統，僅利用真空泵提供動力，讓冷卻液在系統中「流起來」且「流得穩」。
浪潮資訊還將保障系統穩定運行落實在系統設計過程中的方方面面，例如在部件選型方面，採用水環真空泵，真空度高，吸氣可少量帶液，並選擇分離效率高且體積小的氣旋式氣液分離方案，最大限度解決真泵排氣帶液問題，減少補液，便於維護。
在開發過程，浪潮資訊自研液環式真空CDU進行了適應性設計並已全部實現，例如防凝露、故障定位等。同時，浪潮資訊自研液環式真空CDU還攻克了很多涉及到負壓可靠性和穩定性的技術難點，包含系統局部汽化、漏氣、排氣含濕量過大、單真空泵運行可靠性較低等。
針對上述技術難點，浪潮資訊進行了液環式真空CDU自研技術創新開發，包含防汽化功能開發、節點側漏氣檢測、排氣除濕功能開發、泵冗餘設計等，已輸出7篇專利，其中2篇PCT（國際專利），1篇已國內授權。
03 低流阻冷板設計讓負壓液冷系統冷卻液順暢流動
當前最常見的冷板類型是鏟齒型液冷板，由若干直通道組成，通道尺寸較小、密度較高，散熱面積較大，具有較好的散熱效果，但同時，該類冷板的流阻相對較大。浪潮資訊創新研發了低流阻冷板，流阻更小，且又能較好地維持冷板的散熱性能。
冷卻液流速越高，換熱面積越大，換熱性能越好，但與此同時，流阻也隨流速的增大而增大。低流阻冷板設計的關鍵在於平衡流動性能和換熱性能之間的矛盾。
對此，浪潮資訊把握兩條設計原則：（1）通過增大通道尺寸的方式，降低流阻，並設計特殊通道結構，通過擾流的方式來提高換熱效率；（2）採用精準散熱策略，在散熱重點區域強化散熱，非重點區域降低流阻。
通過仿真分析研究，浪潮資訊對比了多種技術路線，最終優選出疏密疏通道、減翅增肋這兩種低流阻冷板設計方案。與直通道相比，採用疏密疏通道以及減翅增肋方案均可將溫差控制在大約1℃以內，且均可有效降低冷板的流阻。
使用低流阻冷板不僅可以為冷卻液流動提供更充足的動力，還可以使CDU距離末端冷板的距離由最大15m延伸到20m，更方便部署，作用於更多機櫃，大幅提高CDU利用率。
04 結語
常規CDU分為機架式CDU和機櫃式CDU，分別面向小規模的液冷數據中心和中大型的液冷數據中心。
目前浪潮資訊液環式真空CDU是機架級別，未來還會推出機櫃級別的液環式真空CDU，以適配特大型、中大型的或者微模塊級別的冷板液冷數據中心。
在冷板設計與製造工藝方面，浪潮資訊也在持續創新探索。例如，針對流量控制，傳統的液冷方案是將總流量平均分配給每一台伺服器，但是在實際情況中，伺服器的功耗負載是不一樣，負載大，晶片發熱量比較大，則需要更大的流量。如何進行流量分配是一個比較大的技術難題，對此浪潮資訊通過研究精準的能耗管理技術，根據負載情況合理進行流量分配，達到最節能的設計效果。
未來，浪潮資訊將繼續踐行「All in 液冷」戰略，堅持液冷技術創新，依託其在綠色數據中心領域強大的研發儲備、豐富的產品體系、出色的液冷智造供應與交付能力以及構建完善生態的格局，引領產業實踐，推動數據中心產業轉型升級，助力企業綠色高質量發展。
