高温不宕机的秘密：IBM水冷技术发展史

以成本效益和高能效的方式冷却计算机系统和数据中心，对IT部门来说一直都是一个巨大挑战。不论炎炎夏日还是冰雪严寒，机房都需要运行在一个空调系统保障的恒温环境下，使得机器能够持久稳定运行。空调系统的费用也就成为了IT部门的一个重大开支项目。

有数据统计，空调制冷的数据中心中。25%的能耗不是由计算设备产生而是由冷却系统产生。因此，能好和碳排放方面，冷却系统促成的压力也越来越大。IBM也同样认识到这一点，并很早着手进行水冷技术的研发和应用。在过去几年，数千家企业受益于IBM的Rear Door Heat Exchanger背板换热器技术，通过在服务器机架背板散热，可以减少55%的空调制冷需求。

IBM能效实验室工程师Milnes David，正在检查针对每个能源部而开发出的水冷系统。目前，该项目已经接近尾声。它旨在为全球3300万台PC服务器提升能效，IBM也因此而获得21项技术专利。该专利主要是通过采用自然水来对服务器进行冷却。

下面，让我们来回顾下IBM水冷技术的发展历程，从而帮助大家更深刻地了解水冷技术的可行性和特点。

1966年：IBM翻开水冷技术发展历程

IBM最先使用水冷技术的时间可以追溯到1966年。当时，IBM推出了System/360型91大型计 算机。这款计算机是当时运算速度最快、性能最强的机器，主要被设计用来处理科学应用的高速数据处理(比如太空探索、亚原子物理学、全球气候预测等等)。因此，为了确保 大型机在长期的高速运算中不会发生过热而宕机的事件，IBM就研发了这种专门的水冷系统。

1980年：IBM 3081上的散热片

IBM 3081型机散热片

IBM 3081型机是一款结构非常复杂的大型机(诞生于1980年11月12日)。在这款机器上拥有两个最具特色的高能效设计。其中一个是从大型机之前的68KW功耗降低到23KW，另外则内置有水冷技术，在传统的风冷设计的基础上还新增了散热片。

1990年：大型机广泛采用水冷技术

1990年推出的IBM ES/9000产品家族，包括有8个水冷型号：330、340、500、580、620、 720、820和900。

2006年：水冷技术新突破

细小喷嘴

2006年10月在论坛召开的Power and Cooling Summit峰会上，IBM研究人员展示了最新的旨在提高计算机芯片散热效率的新技术——direct-jet impingement(直射式散热)。这是 一种水冷技术的新突破，在一个密闭的系统中将水直接喷射至芯片背板，并随后将吸附芯片热量的水分吸干。这套系统采用了多达5万个喷嘴和1个复杂的树状回路结构系统。

2008年：零排放数据中心

零排放数据中心模型

2008年3月举行的CeBIT大会上，IBM展示了一种零排放数据中心的方案。根据该方案，可实现对芯片级的智能水冷回路。相比传统的风冷数据中心，这种智能水冷回路不仅有利于降低40%的能源消耗，而且也可以循环利用余热(比如室内取暖)。这套原型系统能将数据中心运营所需能源的四分之三进行再利用。

2008年：IBM首个水冷Unix服务器

在2008年4月，IBM展示了其首个采用水冷技术的超级计算机Power 575。这款Unix机器包括 有14个内置水冷管道的服务器。这些水冷管道通过机架直接接入到服务器上，并配合处理 器散热器上的水冷铜座共同发挥作用。

2009年：水冷超级计算机荣登Top Green500榜首

IBM为尤利希研究中心、雷根斯堡大学、伍珀塔尔大学建造的三台相同的水冷QPACE超级计算机，荣登2009年Green500排行榜榜首，成为全球最具能效的超级计算机。

QPACE超级计算机

2010年：IBM热水冷却超级计算机

2010年7月，IBM展示了首款采用“热水”的超级计算机Aquasar。该超级计算机是IBM为苏黎士瑞士联邦技术研究院而设计的计算机。水冷技术的发展也由此而翻开了新的篇章。

IBM热水冷却超级计算机Aquasar

据称，这款超级计算机相比同样配置的风冷超级计算机可减少40%的能耗。而且余热还可以被用来对整个大学建筑物进行取暖，Aquasar的碳排放也因此减少了85%。

2012年：首尔商用热水冷却超级计算机

IBM SuperMUC超级计算机

德国巴伐利亚科学院莱布尼茨超级计算中心(LRZ)运营的SuperMUC，是一款采用了革新性 温水冷却技术的超级计算机。处理器、内存等重要部件都直接通过45摄氏度的温水来实现冷却。如此高温的液体冷却技术，配合专有的软件，可大幅降低系统的能耗。而且，LRZ还将计划将利用系统散热后的余热对建筑物进行供暖。

2012年：自然水冷却技术

自然水冷却

在现有的温水、热水冷却技术和冷却回路技术等创新基础上，IBM还开发出一种可以直接使用自然水进行冷却的技术。通过这项技术，人们还可以进一步降低功耗，而且还无需对水进行加热或者制冷即可实现系统冷却。

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