當前，在計算機技術領域的最新進展以及高性能CPU和GPU的日益普及使得企業用戶們能夠在計算機分析方面達到新的高度，包括使用大數據分析、人工智能、高頻交易、石油和天然氣研究以及網絡規模化商業模式。對于這些技術普及采用的快速增長已經超過了大多數主機托管和企業基礎設施大規模冷卻這些高度密集的服務器機架的能力。

雖然許多基礎設施均承諾能夠以每平方英尺一瓦特為基礎，以便能夠為高于標準服務器機架密度的計算機系統提供冷卻的能力，但是許多基礎設施(如果不是全部的話)均無法大規模地實現對于如此高密度的新的計算機系統的有效管理。故而主機托管和企業數據中心必須考慮這些新的計算機如何在數據中心環境中進行交互，了解可用于冷卻這些密集服務器的各種解決方案，并構建可支持當前和未來使用的最新計算機機架的基礎架構。

隨著當前的IT企業組織對于高密度計算機使用的不斷增加，運行這些先進系統的要求也在相應提升。推動更高效的數據中心是與數據中心建筑物的電源使用效率(PUE)密切相關的主題，而后者的定義計算公式為：(數據中心總設備能耗)/(IT設備的能耗)。對于高性能計算(HPC)集群和高密度計算機架而言，其每臺機架的功率密度高達100 kW，有時甚至更高，每臺機架的平均密度估計為35 kW。

故而當前的建筑物業主、主機托管設施、企業數據中心、Web規模化企業、政府機構、大學和國家級的研究實驗室都在積極努力的升級其冷卻基礎設施，云主機，以便不僅能夠為這些新的計算機系統所產生的熱量提供冷卻散熱，并且與此同時還要盡可能的減少或消除它們對建筑的能源消耗量或PUE的影響。

當前在石油和天然氣勘探研究、金融交易機構、網絡營銷等行業中對于“大數據分析”技術的快速采用進一步突顯了對數據中心高效冷卻的需求。這是因為世界上大多數的計算機服務器機房和數據中心都沒有配備或準備好處理當前和下一代服務器計算機所產生的大量熱負荷。如果我們假設由高密度計算機所消耗的功率都100%的轉換為熱能的話，那么也就很容易理解“為什么當下的企業數據中心必須要以有效且高效的方式去除這些熱量”這一議題會成為業界廣泛關注的焦點了。

研究高密度計算機系統的冷卻解決方案

1、浸沒式冷卻方案

新的超高性能計算機芯片能夠讓HPC系統的設計人員們開發出每臺機架可達100 kW的特殊集群，并且幾乎可以超越目前所有可用的服務器冷卻方法。浸沒式冷卻系統提供填充有特殊設計的非導電介電液體的槽，允許整個服務器浸沒在液體中，而不會跨計算機電路產生電導的風險。這些高效系統可以消除高密度計算機系統產生的熱量高達100%。一旦這些熱量被轉移到介電流體中，然后就可以通過熱交換器，泵和閉環冷卻系統很容易地移除了。

通常，傳統的企業數據中心為了能夠順利部署采用新的浸沒式冷卻系統，都需要進行翻新。包括CRAC、高架地板和垂直服務器機架等傳統的冷卻設備都將被浸沒式的液體槽和更新的閉環溫水冷卻系統所取代。這些液體槽水平安置在地板上，為IT人員提供了一大新的優勢，但卻是以占據了每平方英尺高成本的數據中心占地面積空間為代價的。服務器由其所有者或第三方通過移除可能受到電介質流體負面影響的組件被修改——例如硬盤驅動器和原始設備制造商(OEM)可能無法保證的其他組件。考慮到對于相關基礎設施所實施的這些巨大改變將極大地限制企業未來的OEM服務器選項，并且僅限于具有專用浸入式冷卻技術的服務器機房使用，故而企業數據中心應該專門考慮未來的服務器更新選項。

雖然浸入式冷卻為世界上最極端的HPC系統提供了極高的效率，但這種HPC系統的普遍稀缺性及其所需的對于基礎設施升級和維護方面的挑戰是目前市場廣泛對其普及接受的一大難題。

圖一：浸沒式冷卻

2、直接到冷卻芯片，片上冷卻方案

最近，直接冷卻到芯片或片上冷卻技術在HPC行業取得了重大進展。小型散熱器被直接連接到計算機的CPU和GPU，從而創建了高效的緊密耦合服務器散熱。來自服務器的高達70%的散熱將由直接到芯片的散熱器收集，并通過小型的毛細管系統傳輸到冷卻液分配單元(CDU)。然后，CDU將熱量傳遞到單獨的閉環冷卻系統，以排出來自計算機房的熱量。其熱平衡使得30%或更多的熱量被拒絕進入到現有的服務器房間冷卻基礎設施。