风冷和液冷有什么不同？GPU服务器用它降温有什么好处？

什么是液冷？

顾名思义，液冷就是采用冷却液体接触热源进行冷却的方式。

传统服务器的冷却方式是通过空气进行换热，该技术方案很好的将IT设备与冷却设备进行了解耦，从而使得制冷系统形式能够实现多样化，但由于空气比热容较小，体积流量受服务器进风口大小限制，换热能力有限。自然而然，为了提高换热效率，采用更高比热容的换热介质、更大接触换热面积的、更大的换热体积流量的方案就成为了提高制冷效率的必然选择。从这三方面考虑，采用全面浸没的换热方式显然具有更高的换热效率，从而可以实现更好的节能效果。因此，液冷技术就顺其自然的进入了数据中心领域。

什么是风冷？如何区别液冷和风冷？

很多人会把传统意义上的风冷和液冷所对应的“风冷”概念相互混淆。其实，传统上所谓的风冷和水冷，指的是数据中心制冷系统的室外侧冷却方式。其中传统上默认的服务器冷却方式都是空气冷却（风冷）；而液冷相对所说的风冷，指的是室内侧服务器的冷却散热方式，这二者完全是指的两个不同部分的换热形式。因此，可以参考冷水主机关于室内侧和室外侧换热整合的说法进行命名。按照数据中心室外侧散热方式+室内侧服务器换热方式的完整命名方式划分，可分为四种类型，其分类方式应该按照如图3所示两两组合：

 风冷与水冷场景定义

由此我们可以得到更为全面的室外侧+室内侧的冷却类型分类命名方法：分别是全风冷（代表：传统DX系统精密空调）、风冷液冷（液冷+干冷器/风冷冷凝器）、水冷风冷（代表：水冷冷冻水系统）和水冷液冷（液冷+冷却塔）四种形式。

由此我们可以看到，液冷和传统上数据中心所说的“风冷”并不是同一维度的事物，我们需要将室内外两侧区分开来看待，液冷同样具有多种的换热形式，可以实现完全不消耗水的空气冷却方案，也可以称之为风冷液冷或无水液冷。

作为国内液冷技术的领先者，海光芯创基于自身液冷集成平台所自研的液冷光模块，在数据中心节能减碳方面发挥了巨大价值。可直接降低数据中心运营成本，能耗降低近40%。海光芯创 液冷光模块

液冷不仅是散热方式的改变，更可能改变整个数据中心的生态，目前关于液冷标准还处在一个需要完善的阶段。未来，海光芯创将携手产业链上下游合作伙伴，推动液冷标准的完善，从而让液冷数据中心快速发展。

来源：阿里基础云设施 作者：严瀚（仅做信息交流使用。如有侵权，联系删除）

浸没式液冷是将发热元件直接浸没在冷却液中，依靠液体的流动循环带走服务器等设备运行产生的热量。浸没式液冷是典型的直接接触型液冷。由于发热元件与冷却液直接接触，散热效率更高，噪音更低，可解决防高热谜底。

相较于风冷、水冷散热，浸没式液冷散热有如下明显优势：

1、节能性更加极致：冷媒与发热器件直接接触，换热效率更高，且可实现全面自然冷却，系统PUE<105；

2、元器件散热更加均匀：采用全浸没方式，服务器内部温度场更加均匀，器件可靠性更有保障；

3、无泄漏风险：采用绝缘、环保的冷却液体，即使发生泄露对基础设施硬件和外界环境均无任何风险；

4、噪声更低：服务器全部元器件均可通过液冷方式散热，内部实现无风扇设计，满载运行噪音<45dB；

5、功率密度大幅提升：单机柜功率密度可达60kW以上。

国内液冷功率模块通常具有不同的功率范围，具体取决于厂商和产品型号。一般来说，液冷功率模块主要包括以下几种功率：

1 小功率模块：通常功率范围在1kW以下。这种模块适用于一些功率需求较低的应用场景，例如个人电脑和服务器等。

2 中功率模块：功率范围通常在1kW到10kW之间。这种模块适用于中等功率需求的应用场景，例如通信基站和工业控制系统等。

3 高功率模块：功率范围通常在10kW以上。这种模块适用于对功率要求较高的应用场景，例如大型数据中心和工业生产设备等。

需要注意的是，由于液冷技术在不同厂商之间可能存在差异，具体的功率范围可能会有所不同。购买液冷功率模块时，建议参考具体产品的规格说明以了解其功率范围。

冷板式液冷服务器

冷板式液冷服务器主要由换热冷板、热交换单元和循环管路、冷源等部件构成。通过将热量传递给循环管道中的冷却液体，再由液体本身的制冷特性将服务器产生的热量带走，提高冷板的冷却效率，大幅度降低数据中心的能耗。

其中冷板和冷源是散热能力的关键，冷板材质一般由高导热系数的材料构成，使得冷板表面接近等温，带走大量的集中热量。而冷源需要与与升温后的冷却液进行间接接触，通过带走冷却液的热量进行降温，使冷却液以低温状态进入芯片模块，进而进入散热循环。

浸没式液冷服务器

浸没式液冷服务器是通过浸没发热器件，使得器件与液体直接接触，进而进行热交换。因此冷却液为数据中心的换热介质，必须具有高绝缘、低黏度以及超强的兼容特性，是浸没式液冷技术的主要媒介。主板芯片等发热器件表面的散热性能在很大程度上影响介质沸腾的换热强度，若芯片表面光滑，则液体的散热效率更高。市场上常采用安装散热罩的方式，增大芯片的散热面积，从而提高散热效率，降低损耗率。

从以上分析不难看出二者区别，冷板式液冷技术在可维护性、空间利用率、兼容性方面具有较强的应用优势；但在成本方面，由于其单独定制冷板装置的原因，导致技术应用的成本相对较高。浸没式液冷技术虽然器件的可维护性和兼容性较差，但空间利用率与可循环方面具有较好的表现，符合碳排放标准和节能环保的理念。

“液冷散热”，也叫作“水冷散热”，当电子产品长时间使用后就容易发热，尤其是做深度学习高性能计算的GPU服务器配件较多，且对运行速度有一定要求的电子产品，搞科研的人都知道，散热环节做不好，非常影响工作效率。在早期的散热系统有风冷散热，但风冷散热在现在已经不能服务器的散热需求了，于是就有了液冷散热，那么什么是液冷散热呢？液冷散热和风冷散热相似，只是液冷散热利用的是循环液和水冷块等，循环液把热量由水冷块搬动到换热器，最后散发出去，就能完成散热。

在这里我不得不推荐一款高性能深度学习服务器，供各位科研人员参考。蓝海大脑液冷服务器 HD210 H系列突破传统风冷散热模式，采用风冷和液冷混合散热模式——服务器内主要热源 CPU 利用液冷冷板进行冷却，其余热源仍采用风冷方式进行冷却。通过这种混合制冷方式，可大幅提升服务器散热效率，同时，降低主要热源 CPU 散热所耗电能，并增强服务器可靠性。经检测，采用液冷服务器配套基础设施解决方案的数据中心年均 PUE 值可降低至 12 以下。是个不错的选择

Facebook把数据中心建在了北极，微软选择了“海底捞”，阿里把数据中心沉入千岛湖，腾讯和华为则藏进了贵州的山洞里。蓝海大脑液冷数据中心突破传统风冷散热模式，采用风冷和液冷混合散热模式——服务器内主要热源 CPU 利用液冷冷板进行冷却，其余热源仍采用风冷方式进行冷却。通过这种混合制冷方式，可大幅提升服务器散热效率，同时，降低主要热源 CPU 散热所耗电能，并增强服务器可靠性。经检测，采用液冷服务器配套基础设施解决方案的数据中心年均 PUE 值可降低至 12 以下⌄

两相液冷由于使用过程会发生形态变化，对机柜的密封性、压力控制方面设计要求更高，整个系统架构更加复杂，现场维护难度也较高。单相液冷机柜密封技术相对简单，现场维护也更加方便，能够满足数据中心各类业务场景的需求。

基于蓝海大脑超融合平台的水冷GPU服务器及水冷GPU工作站采用 Gluster 分布式架构设计提供大存储量，拥有开放融合的特性和超能运算的能力。支持多块GPU显卡，提供出色的静音效果和完美的温控系统。借助 NVIDIA GPU计算卡可加快神经网络的训练和推理速度，更快地创作精准的光照渲染效果，提供高速视频、图像、声音等处理能力，加速AI 并带来更流畅的交互体验。广泛应用于基因大时代、高性能计算、大数据、人工智能、数据分析、数据挖掘、生命科学、医药研发、遥感测绘、智慧气象等领域。

液冷服务器是一种通过冷热交换带走服务器热量的服务器。从服务器的物理形式来看，有冷板式液冷服务器和全浸没式液冷服务器。其中，冷板式液冷服务器以工作流体作为中间传热的介质，将热量从热区传递到远处再进行冷却；全浸没式液冷服务器在浸没式液体相变冷却系统中，当冷媒温度上升到系统压力对应的沸点时，通过汽化热吸收热量实现热量的转移。

液冷服务器的优势：

散热更好

与风冷技术相比，相同体积的液冷服务器带走的热量是相同体积的三千多倍。比风冷散热效果更好。

导热效果更好

大家都知道液体的传热效果更好，是空气的 25 倍，温度传递效果更快更好。在挑战服务器处理器极限上更有优势，对于服务器处理频率要求高的用户来说更是一个好消息。

噪音更小

在相同的散热水平下，液冷方式的噪音比风扇小很多。完全不用担心噪音，运维人员也可以在安静的环境下工作。

更节能

在节能方面，液冷服务器相比风冷可以节能30%左右。这和我们今天提倡的节能环保的主题是一致的，绿色数据中心也是未来数据中心的发展方向。