7月22日，Cadence 宣布完成對(duì)Future Facilities 的收購(gòu)。Future Facilities 是一家利用基于物理學(xué)的 3D 數(shù)字孿生為數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)提供電子冷卻分析和能源性能優(yōu)化解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商。

《行業(yè)洞察 I 數(shù)據(jù)中心爆炸式增長(zhǎng)的背后，如何解決散熱問題？》一文在芯片和電路板的較低層面上談到了數(shù)據(jù)中心的散熱問題。但是，在設(shè)計(jì)中通常不能通過使較低級(jí)別具有更高的容量和性能來達(dá)到較高的級(jí)別。RTL 仿真不是更快的門級(jí)仿真，門級(jí)仿真不是更快的電路仿真。數(shù)據(jù)中心的熱分析也是如此。

Future Facilities 的產(chǎn)品組合包括有助于增強(qiáng) Cadence Celsius Thermal Solver 的電子熱管理解決方案，以及創(chuàng)新的計(jì)算流體力學(xué) (CFD) 電子冷卻仿真技術(shù)，可提升高耗能數(shù)據(jù)中心的性能和冷卻效率。

Future Facilities 的技術(shù)是將數(shù)據(jù)中心的生態(tài)系統(tǒng)虛擬化，并創(chuàng)建 3D 數(shù)字孿生，使運(yùn)營(yíng)商能夠在實(shí)施之前和運(yùn)營(yíng)期間預(yù)測(cè)、可視化并量化數(shù)據(jù)中心任何變化可能帶來的影響。得益于此，客戶可以借助設(shè)施設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)效率提升來優(yōu)化業(yè)務(wù)目標(biāo)。Future Facilities 成熟的技術(shù)被一些領(lǐng)先的超大規(guī)模、企業(yè)數(shù)據(jù)中心、托管服務(wù)和主機(jī)托管服務(wù)提供商所采用。

實(shí)際上，F(xiàn)uture Facilities 的產(chǎn)品組合并不只是增強(qiáng)了 Celsius Thermal Solver，更驅(qū)動(dòng)了 Celsius Thermal Solver 對(duì)流元件的 CFD 引擎。傳導(dǎo)和輻射則是用其他方法處理，如有限元法 (FEM)。

01

數(shù)字孿生

任何數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)都面臨著復(fù)雜的熱管理挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)中心需要大量的電力，與此同時(shí)，幾乎所有的電力都會(huì)變成熱量，而氣流和冷卻系統(tǒng)必須將這些熱量再次排出。其中一個(gè)方面是設(shè)計(jì)出能以更低功耗運(yùn)行的芯片，這是《行業(yè)洞察 I 數(shù)據(jù)中心爆炸式增長(zhǎng)的背后，如何解決散熱問題？》一文的重點(diǎn)；另一方面是將 CFD 技術(shù)與廣泛的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理 (DCIM) 工具以及電源和冷卻模塊相結(jié)合。

Future Facilities 模擬了服務(wù)器的變動(dòng)對(duì)物理容量、電源基礎(chǔ)設(shè)施和冷卻系統(tǒng)的影響，在熱點(diǎn)出現(xiàn)前進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間和容量利用率。該解決方案還可以避免不必要的能耗，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)中心的用電效率 (PUE)。

顯然，任何人都不希望在建造了數(shù)據(jù)中心之后才發(fā)現(xiàn)存在熱耗問題。最好的辦法就是建立一個(gè)數(shù)據(jù)中心的數(shù)字孿生，在計(jì)算機(jī)上預(yù)先進(jìn)行全面的分析。這類似于在汽車等領(lǐng)域使用的數(shù)字孿生——即打造一個(gè)汽車的實(shí)體模型并把它放入風(fēng)洞里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成本高昂，而用數(shù)字孿生在計(jì)算機(jī)里進(jìn)行所有建模才是最佳選擇。

Future Facilities 的 6Sigma 數(shù)字孿生仿真和優(yōu)化平臺(tái)使客戶得以密切監(jiān)測(cè)氣流、傳熱、冷卻、功耗和容量，從而對(duì)數(shù)據(jù)中心的性能進(jìn)行建模和分析。CFD 仿真可預(yù)測(cè)成本狀況和容量，并對(duì)改進(jìn)方案進(jìn)行建模。Future Facilities 經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)和成熟的技術(shù)使 Cadence 能夠提供全面的芯片、封裝、PCB 和系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心解決方案，實(shí)現(xiàn)效率提升和能源節(jié)約，同時(shí)最大限度地減少停機(jī)時(shí)間。正如前文所述，我們需要具有適當(dāng)抽象級(jí)別的模型，而不能只是從較低的級(jí)別上拉起模型。Future Facilities 擁有超過 4000 個(gè)數(shù)據(jù)中心組件的模型。

02

Cadence 數(shù)據(jù)中心研究

作為對(duì) Future Facilities 能力分析的一部分，我們使用 Cadence 的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行了一項(xiàng)研究。我們研究了在高出 10°F 的溫度下運(yùn)行數(shù)據(jù)中心是否可行，這將需要較少的積極冷卻，使所需能源減少 20%（具體能減少多少正是此項(xiàng)研究的一部分）。我們一起創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)字孿生，模擬了實(shí)體布局、冷卻和電力情況。

上圖顯示的是部分熱分析結(jié)果，左側(cè)是單個(gè)機(jī)架，右側(cè)是更大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心。以下是參與該項(xiàng)目的 Cadence 公司 IT 團(tuán)隊(duì)成員的評(píng)論：

@John：這款工具幫助我們建立了一個(gè)氣流動(dòng)態(tài)模型，細(xì)致到數(shù)據(jù)中心機(jī)架最深處的元件——而這一點(diǎn)是無法手動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。

@Dong：算法非常可靠，準(zhǔn)確度非常高。

@Syama：這有助于我們控制氣流，從而更有效、更高效地利用電力來冷卻數(shù)據(jù)中心。

@Sanjay：可以部署到多個(gè) IT 和設(shè)施團(tuán)隊(duì)，便于規(guī)劃項(xiàng)目。

03

電力：全球性問題

一旦涉及到電力問題，數(shù)據(jù)中心便與政治問題糾纏在一起。例如，彭博社的文章《大型科技公司卷入歐洲能源政治》文章中有一段這樣寫道：

“

當(dāng) Google 想在盧森堡鄉(xiāng)下建造一個(gè)價(jià)值 11 億美元的新數(shù)據(jù)中心時(shí)，政府支持了這項(xiàng)投資，并幫助Google獲得了土地。荷蘭當(dāng)局則允許 Meta Platforms Inc. 建立一個(gè)更大的平臺(tái)，這是該國(guó)成為歐洲 “數(shù)字中心” 這一宏偉目標(biāo)的一部分。

而如今，大型設(shè)施的政治指標(biāo)正在發(fā)生變化。在當(dāng)?shù)鼐用窈铜h(huán)保主義者的抵抗下，這兩個(gè)項(xiàng)目均暫停了。

因?yàn)楫?dāng)人們關(guān)注的焦點(diǎn)是確保今年冬天的電力供應(yīng)時(shí)，對(duì)一些歐洲政府來說，足以消耗一個(gè)小鎮(zhèn)的電力的數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)便不再那么重要了。