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浪潮K1 Power先进散热设计 树立行业新标杆

浪潮商用机器 2023-02-13
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浪潮K1 Power K8880G3服务器作为新一代浪潮高端服务器旗舰产品,通过体系结构优化设计和多层次、跨层面的协同优化,树立了新的行业标杆。

浪潮K1 Power K8880G3服务器
在散热系统设计方面,风扇、CPU散热器等散热部件选材之严苛,用料之扎实,刷新了业界标准,从系统元器件布局到整机系统风道设计,由点到面,再到整个系统,提供了全方位的高效散热能力,确保了整机的高可靠性、高稳定性和可维护性。


高性能风扇模块
高性能风扇模块分布在浪潮K1 Power K8880G3服务器计算节点前端,该模块由5颗对旋双转子轴流风扇组成,风扇为冗余设计并且可同时维护,性能优异,能够确保满足系统的整体风量需求。

  • 风扇模块布置在服务器的前窗位置,有效地降低了入风风阻,并且极大地增加了进风面积
  • 风扇模块能够随着服务器功耗的提升而提高相应系统节点的风扇速度,从而满足服务器更高的冷却要求
  • 每颗风扇均配置了防回流装置,防止风扇突然故障时风从前窗逆流出,避免风量损失
  • 每颗风扇均配备了单独管理控制的风扇板,能够根据系统节点分区的实际温度情况进行实时分区控制,可对整机系统达到更精准、更有效的闭环调控
风扇是易损耗部件,普通服务器常用到的风扇使用寿命为8万小时左右,而浪潮K1 Power G3服务器的风扇采用了铝合金外框和特殊定制材料打造的高可靠轴承,在温度50℃、湿度15~65%的环境条件下,使用寿命长达20万小时,充分满足了系统可靠性要求。



  • 高性能风扇采用了N+1冗余设计,当任何一个风扇出现故障时,系统会即时提高其他风扇转速补充故障通道风量
  • 高性能风扇为双转子风扇,支持风扇转子N+1冗余设计,其中一个出现故障时,另一个转子还能正常运行,能够有效防止风量回流
  • 风扇放置在服务器前端,并且支持热插拔,可在不断电的情况下便捷地进行更换,保障了系统的可维护性

浪潮K1 Power K8880G3服务器系统风扇为对旋双转子轴流风扇,为进一步降低风扇震动对服务器品质的影响,浪潮搭建了NVH&PLV噪音振动测试和仿真平台,进行服务器整机的减震降噪性能测试及优化设计,同时对风扇单体进行降噪测试及仿真优化,进一步控制整机噪音和震动。

噪音震动测试平台

服务器噪音传递路径主要有两个部分:
  • 源自自身的结构传递音,风扇振动连带扇框及整机协同震动,产生噪音
  • 通过声学空气传播,由转子转动时产生的气流湍流和声频发射直接影响到到整机系统,从而影响服务器的力学性能和运行稳定性

服务器噪音传递研究路径

浪潮K1 Power K8880G3服务器采用了对旋双转子轴流风扇,通过优化风扇叶片转角,减小转子转动时产生的气流湍流和声频发射,从而达到降低噪音的目的。
通过试验检测,通过该优化设计,单个风扇转子噪音可降低约2.33dBA,从整个系统来看,则能够使服务器整体降低约4~5dBA噪音。

服务器噪音优化测试
CPU散热器模块
CPU堪称服务器的“大脑”,功耗高,散热不好极易导致CPU超温,而CPU超温则会降频,严重影响服务器整机性能。因此,CPU散热器的散热性能至关重要。
浪潮K1 Power K8880G3服务器每块CPU都配有一个独立的散热器,散热器底部有一片新型材料的高效导热介质,减少系统热阻,提升风冷散热极限,支撑高热密度服务器。
不同材质的导热材料的耐热性也各不相同,测试结果显示,同样在90℃高温下持续受热500小时,导热硅胶由于受热不完全均匀而有较大的损坏程度和畸变,而相变材料因其均匀的受热而影响较小。

不同类型导热材料对比测试效果
热阻方面的测试数据对比显示,在5000-8000[rpm]风扇转速区间内,相变材料的热阻小于碳片,即导热性要高于碳片,也就是说,相变材料作为导热材料效果更好,散热效果好于碳片。

碳片和相变材料性能测试对比

浪潮K1 Power K8880G3服务器配备的CPU散热器设计了相变材料基底铝镀层界面相变导热系统,改善了碳片高温脆化问题,并提升了热传导效率,实现了服务器生命周内导热介质免维护,极大提升了可靠性和稳定性。

在散热片鳍片设计方面,也由铝材质改为紫铜材质。受导热性能影响,使用铝制材料时,散热片前端和后端温度差高达7℃(51℃ : 44℃);使用导热性能更好的紫铜材料时,散热片整体温度更低且更均匀,前后端温差只有4℃(46℃ : 42℃),从而使CPU温度整体降低2℃~3℃。

一代浪潮K1 Power高端服务器选用高标准、长寿命的元器件和部件,高标准的设计、制造及测试,以及高效的散热系统设计,打造出系统可用性超过99.999%的高品质服务器在业界久负“超高可靠性”盛名

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