給芯片散熱：這個金屬盒內(nèi)的微小鋁制“散熱鰭片”可以移走計算機服務器的電子器件產(chǎn)生的熱量。

數(shù)據(jù)中心又餓又熱又渴。美國大約有300萬個數(shù)據(jù)中心，每年消耗數(shù)十億升水和大約700億千瓦時的電力（占全國總用電量的近2%）。其中大約40%的能量用于運轉空調、冷卻機、服務器風扇和其他設備以使計算機芯片保持涼爽。

現(xiàn)在，位于亞利桑那州斯科茨代爾的Force Physics公司開發(fā)了一種低功耗系統(tǒng)，據(jù)稱它可以將數(shù)據(jù)中心的散熱能耗需求降低90%。該公司的JouleForce導管是一種被動系統(tǒng)，它利用周圍的、過濾過的、未制冷過的空氣來將計算機芯片的熱量帶走。Force Physics計劃于2月份在位于亞利桑那州錢德勒市的、隸屬于H5?Data?Centers的一處商業(yè)設施進行首次現(xiàn)場小規(guī)模試驗。在那里，一個由30根導管組成的機架將為能耗36千瓦的IT設備散熱，傳感器將跟蹤氣流、溫度、電力消耗量和氣壓。從為期一年的試驗中收集的信息將用于向潛在客戶展示該系統(tǒng)的性能。

在一個典型的數(shù)據(jù)中心，計算機設備的運行功率約為15兆瓦，其中1兆瓦用于為服務器的風扇提供電力。但是這樣的數(shù)據(jù)中心還需要額外的7兆瓦（總負載為22兆瓦）來為其他冷卻設備提供動力，以及每年還需要5億升水。數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)流量預計每兩年會翻一番，在這樣的情況下，該行業(yè)對電力和水的需求將很快就會達到不可持續(xù)的程度。

照片來源：Forced Physics

據(jù)Force Physics首席技術官David Binger所說，該公司的導管可以幫助典型的數(shù)據(jù)中心消除對水或制冷劑的需求，并將其22兆瓦的負載減少7.72兆瓦，這意味著每年減少6760萬千瓦時。按其說法，該數(shù)據(jù)中心還可以通過使用這一新系統(tǒng)每年在基礎設施、運營和能源成本方面節(jié)省4500萬美元。他說：“我們正在解決電子制造的問題。”

在今天的數(shù)據(jù)中心，電路板和其他電子元件被封裝在比薩盒大小的金屬容器中。40個盒子垂直堆放在機架上。一排排的機架并排擺放在狹窄的過道里，填滿了一整層樓。精心設計的通風網(wǎng)絡將冷空氣吹到機架前部。每個盒子后部的小風扇將冷空氣吸到盒子內(nèi)的電子器件上。然后，機架后部的大風扇將變熱后的空氣從盒子里吸出來。

JouleForce導管是一個很窄的盒子，看起來也就能容納兩三枝長莖玫瑰。電路板不是安裝在其內(nèi)，而是附著在其外。一個標準的機架需要裝上40根完全由鋁制成的導管。不使用小的服務器風扇，相反，機架后部的四個大風扇通過導管吸進周圍的空氣。風扇是系統(tǒng)中唯一的活動部件，空氣本身從不被制冷。對于普通數(shù)據(jù)中心來說，這些大型風扇僅需0.28 MW——與服務器風扇通常使用的1 MW相比，這要少得多。

在導管內(nèi)部，3000個非常薄的鋁制散熱片排成兩排，形成一個V形。V形的鋁片可以輕松快速地將空氣從后面排出。當風扇通過導管吸入空氣時，低氣壓將其吸入散熱鰭片之間的微通道。鰭片像梳子上的齒一樣工作，將空氣分子整齊地定向到相同的方向，并將它們排列成柱狀。同時，來自附著的電子器件的熱量轉移到鋁制散熱鰭片中。當空氣分子接觸鰭片表面時，它們會從金屬中吸收熱量，這促使它們加速從后面排出。

空氣離開導管時越熱越好。在環(huán)境空氣溫度介于21°C和49°C之間的數(shù)十個實驗室測試中，離開JouleForce導管的空氣的測量溫度約為65°C，比傳統(tǒng)散熱系統(tǒng)的高27°C。

“它非常高效，”HF Lenz Co.（一家以設計數(shù)據(jù)中心為主要業(yè)務的公司）的關鍵系統(tǒng)負責人Richard Madzar說。與Forced Physics并無隸屬關系的Madzar說，他在實驗室里看到了在模擬條件下導管的表現(xiàn)。他說：“它消除了服務器風扇，并且需要的電量低于其他方式消耗的電量”。這種導管是可重復使用的、模塊化的和可回收的，對于這一點他也很喜歡。

目前還不清楚數(shù)據(jù)中心的管理者將如何應對這種新方法。Madzar說，他們的商業(yè)模式基于已經(jīng)廣泛使用的散熱技術。例如，他們可能聽說過依賴水或制冷劑的其他類型的傳導散熱方式，但這些系統(tǒng)主要用于超級計算機，并且往往比傳統(tǒng)的散熱技術更昂貴。如果JouleForce導管要成為日常用品，它必須要有更廣泛的可獲得性和更有競爭力的價格。“我需要在產(chǎn)品目錄中看到它，”Madzar說。