数据中心下一代电源解决方案可提高效率，第1部分

我如何为数据中心供电?

克劳德·香农 (Claude Shannon ) 于 1948 年撰写“通信的数学理论”时开始了这一切，他将信息的通信简化为 1 和 0，本质上是二进制数字。该理论导致了在现实世界充满噪音的环境中无错误地传输数据的能力。香农在 2016 年 4 月 30 日将满 100 岁。

移动到未来 68 年(我已经工作了将近 67 年，所以那是很长的时间!)，谷歌宣布他们和 Rackspace 正在开发一种新的服务器设计，Zaius POWER9 服务器，它将取代英特尔的 x86现有处理器，并用 IBM 的新 POWER9 处理器取而代之(尽管有一些非常好的新的 48V 直接转换设计适用于英特尔处理器，您将在本文后面看到 ST Microelectronics 和 Intersil 列举几个电源参与者。) ，震撼了数据中心世界。电源效率是现在的主要推动力，因此谷歌甚至更进一步地展望未来，可能使用基于 ARM 的处理器来帮助节省更多能源。服务器架构设计也将被重新设计。

此外，谷歌加入了 Facebook 的开放计算项目，并立即提出了一项新设计，以帮助云数据中心降低巨额能源费用。新的机架设计将直接向服务器提供 48V 电压，以取代目前大多数服务器使用的 12V。谷歌声称电转换损耗将减少30%。

因此，48V 将被传送到主板并进一步转换为 1V 或更低，以便为尽可能靠近该 IC 的处理器供电——哦，是的——并且没有可能导致处理器错误的噪声。

在我们进入服务器的电源管理解决方案之前，让我们先来看看数据中心是什么样的，以及随着 5G 和物联网的到来而导致的快速增长的互联网使用需要克服的挑战数据中心的云增长为每个数据中心增加了数十兆瓦甚至更多。

谷歌数据中心

让我们首先看看 Google 的一个园区网络机房、路由器和交换机内部，这些机房使数据中心能够相互通信。有无数光纤网络将 Google 数据中心站点连接在一起，其运行速度比您的家庭互联网连接快 200,000 倍。光纤电缆沿着黄色电缆桥架延伸，在这张图片中可以在天花板附近看到。

冷却数据中心的热量

当我们查看服务器通道的后面时，我们会发现一个不太华丽的阵列，由数百个风扇组成，它们将服务器机架中的热空气排入冷却单元以进行再循环。

看在上帝的份上，把水喝了，Gunga Din!

巨大的储水箱可容纳多达 240,000 加仑(900,000 升)的水，用于冷却数据中心的废热。隔热水箱装有水，水将流动并输送到数据中心的核心进行冷却。

许多其他数据中心使用冷却器或空调装置来冷却机架。据谷歌称，这种技术在能源使用方面会产生 30-70% 的开销。谷歌的数据中心解决方案是将水作为一种节能的冷却方式作为替代方案。

他们为他们的服务器机架设计了定制的冷却系统，称为“ Hot Huts ”。这些系统用作热空气的临时存储，这些热空气将离开服务器的热空气与数据中心地板的其余部分隔离开来。每个 Hot Hut 单元的顶部都有风扇，它们将通过水冷盘管从服务器后面抽出热空气。离开 Hot Hut 的冷空气返回到数据中心的环境空气中，服务器可以在此高效循环中将冷空气吸入其中以冷却它们。蒸发冷却在 冷却塔中效果很好。当来自数据中心的热水通过加速其蒸发的材料流下塔时，一些水将变成蒸汽。风扇将这种蒸汽吹起，从而带走过程中的多余热量。然后，塔可以将冷却水返回数据中心。

在谷歌位于哈米纳的数据中心设施中，芬兰 海水用于冷却，无需冷却器。他们选择这个位置是因为它的寒冷气候和它在芬兰湾的位置。设计的冷却系统将冷水从海中泵入设施，通过热交换器将热量从它们的操作转移到海水中，然后冷却这些水，然后再将其返回海湾。这种高效的方法提供了全年所需的所有冷却，而无需安装任何机械冷却器。像这样的服务器楼层需要大量空间和高效的电源来为全球运行全系列的 Google 产品。在芬兰的哈米纳，谷歌选择翻新一家旧造纸厂，以利用该建筑的基础设施以及靠近芬兰湾冷却水域的优势。

此外，为了更好地节约用水，两个数据中心采用 100% 循环水供电，并收集雨水冷却三分之一。这个想法很简单：他们不使用饮用水(或饮用水)进行冷却，而是使用不可饮用的水源并对其进行足够的清洁，以便可以用于冷却。

悬停在爱荷华州康瑟尔布拉夫斯的地板上方，可以在图 6 中看到数据中心的庞大规模。服务器上方的这个空间是配电系统的主要空间，无论是交流还是 400V。现在，这将我们带到了本文电源解决方案部分的技术视图。