-40攝氏度-70攝氏度，浪潮資訊挑戰邊緣伺服器環境適應極限

北京 2022年10月24日 /美通社/ -- 剛剛過去的今年夏天格外炎熱，中國多地最高氣溫超過40 攝氏度，令很多人心有餘悸。但很多人並不知道的是，並非血肉之軀才有環境極限，鋼鐵之軀的智算裝置也有。面對戶外夏季70 攝氏度的極熱、冬季- 40攝氏度的酷寒、雷電暴雨和大漠風沙的“魔法攻擊”，如何保證安放在各種邊緣環境下的伺服器能正常運作不會停擺？

沒有什麼事情是不可能的，不可能的意思，就是“不，可能。”

作為中國邊緣伺服器市場第一的廠商，浪潮邊緣伺服器的研發工程師跟極限環境“硬剛”，硬生生是把“不可能”變成了“不，可能。”

一群不停“找虐”的人

就像旅人們熱衷於追逐美景用腳步丈量如畫山河，邊緣伺服器的產品經理也步履不停地去尋找各種極限環境主動“找虐”並“宣戰”。

邊緣計算，簡單來說就是指在靠近資料產生的一側，採用網路、計算、儲存、應用核心能力為一體的平臺，就近提供服務。簡單打個比方，每天路上的交通攝像頭、工廠裡的高階製造裝置等等會產生巨量的資料，而且越來越複雜，協同程度也越來越難，如何“就近”處理這些資料，然後進行雲邊協同，提升大資料計算效率，就是邊緣計算伺服器要做的。

做到海量計算不難，難的是，怎樣能讓這些邊緣智算裝置在各種極限環境下也能扛起重任，穩定線上。與資料中心常年恆溫恆溼的環境不同，邊緣計算的場景複雜多樣，這些看上去並不起眼的邊緣裝置，需要放置在城市路口的信控箱、電信機房、油井現場的控制箱、邊緣電氣櫃、工業現場控制櫃、車載等等各類惡劣的環境中。這類環境有的空間狹小常年悶熱逼仄，有的卻要經歷雨淋雪埋沙塵漫卷，這樣的環境對邊緣伺服器的環境適應性、算力效能都提出了很高的要求。

比如在智慧路口，邊緣裝置需要放置在幾乎密不透風的信控箱中，一些南方城市夏季最熱的時候，信控箱內部最高溫度能達到60-70度。而從一般路口幾路影片，到複雜道路路口的20路影片，對邊緣算力的需求不斷提升，這就導致裝置的功耗也在提升。而因為室外粉塵過重、空氣中的水蒸氣、酸性氣體、微生物也會侵蝕伺服器內部元器件，裝置不能用傳統的風扇設計，這讓散熱設計面臨很大的挑戰。

用腳做調研，用心做設計。浪潮資訊產品研發人員們在最熱的夏天開啟過三亞路口的信控箱，在極寒的天氣裡勘察過漠河油田的伺服器，專門去找讓伺服器極度“不適”的場景。伺服器在雷暴中要能扛住多大的雷擊，在陰雨連綿中需要達到怎樣的防水等級，這些都需要“技術猿”們親自到達現場，以此在伺服器上崗前完善設計，確保它們能“扛住”邊緣環境的重重挑戰

一塊三明治觸發的靈感

 散落在各個地方各種環境下的的邊緣伺服器，是智算力延伸到數字世界各個角落的末梢神經元，需要練就鋼筋鐵骨。而極端高溫下的散熱，是鋼筋鐵骨也不能承受之重，更是橫亙在研發人員面前的攔路虎。產品經理在實地勘察後敲黑板劃出重點：邊緣伺服器必須保證在70 攝氏度的高溫下也不會罷工。但反覆實驗改進下的邊緣伺服器，仍然差了那麼一點點意思。

在戶外場景，邊緣伺服器散熱設計的方向是，透過無風扇設計，讓裝置和環境之間的熱量透過熱對流和熱輻射傳遞到空氣中。在邊緣伺服器內部，CPU一旦高速運作，溫度最高可達90 攝氏度，要讓90 攝氏度高溫快速傳導到大約70 攝氏度的環境空氣中，就需要在散熱上蓋和熱源之間增加高導熱係數的導熱材料，讓熱量快速傳遞出去，工程師們做了很多嘗試，卻始終無法突破60攝氏度的散熱極限。

與70 攝氏度“死磕”卻求而不得，讓技術研發一度陷入了僵局。轉機來自於一塊加班中用來充飢的三明治。

一層層食材疊加的靈感，啟發工程師們將伺服器散熱上蓋底部壓鑄出導熱凸臺，透過導熱凸臺與導熱介面材料、熱源部件依次貼合的結構，可以排出熱源上方的空氣，大大消除內部介面熱阻。

 從上到下，散熱蓋、凸臺、介面材料、熱源這一酷似“三明治”的結構中，還針對邊緣伺服器的百變需求，設計了不同的鋁擠工藝上蓋，讓導熱凸臺、介面材料的位置、大小隨著內部器件的變化而變化，實現產品的靈活百變和高效散熱。同時，研發人員還發現，介面材料厚度的微小差異，都會影響散熱的效率，據模擬模擬資料顯示，材料厚度縮小0.6毫米，CPU的溫度就可以降低2.1 攝氏度，因此，需要在CPU、記憶體等等部件凸臺最小結構公差下，設計出最小厚度的介面材料。

經過多次模擬和實測，研發人員最終採用高導熱和高壓縮性的介面材料和凸臺填充在熱源與散熱外殼之間，導熱效率達到10W/m·K，是空氣導熱效率的435倍，讓伺服器適應的極限環溫從原來的60 攝氏度提升到67 攝氏度。

還差了最後的3 攝氏度，努力仍在繼續。

 除了提升內部的熱傳導效率，散熱工程師還要考慮裝置與環境之間如何進行高效的導熱，才能實現極限環境的適應。研發人員結合熱模擬軟體對多組引數組合進行對比分析，並繪製響應面最佳化曲線，最終確定出一組關於鰭片厚度、間隙和高度的最優組合，在有限體積內形成超過3000 平方釐米的散熱面積，達到了最佳散熱能力。

同時，為了進一步減小上蓋散熱器內部的擴散熱阻，散熱上蓋中設計了2D熱管網路，熱管走向經過反覆最佳化模擬，精準佈局，有效規避區域性熱點的產生，提升整機均溫能力。

終於，一臺在無風條件下，70 攝氏度極限環境也能高效運轉的邊緣伺服器橫空出世，站上C位。據研發測試，在無風扇的邊緣伺服器上，三明治架構可將被動散熱能力較上一代產品提升近100%。

一份智造的極致匠心

適應所有不適應，讓小的積累構成大的改變，浪潮資訊研發員們精工細作的伺服器遠不止解決了散熱這一痛點。

邊緣伺服器無限靠近資料產生的第一現場，不僅可能面對極熱的環境，還會有極寒、風沙、塵土、雷擊等等惡劣場景，每一類場景都需要進行針對性的設計，以保障伺服器的穩定執行。例如在東北油田，考慮到一些低溫條件下電子裝置難以啟動的情況，邊緣伺服器設計了低溫熱啟動裝置，當環境溫度低於-40 攝氏度時，自適應調節系統會加熱伺服器，讓內部每一個晶片滿足溫度要求後再開機啟動。

另外，很多邊緣伺服器會被放置於高山塔、深山燈等環境中，研發人員就在寸土寸金的邊緣伺服器中，塞進了一個遠端運維管理模組，讓運維人員可以遠端勘查裝置，大大減少了人力運維成本。

書痴者文必工，藝痴者技必良。很多事情並不是看到了希望才去堅持，而是因為堅持才有了希望，正如研發工程師追求極致智造的匠心。每一處微小的設計，都是基於邊緣場景做出的最適改變，不啻微芒終能造炬成陽，浪潮資訊研發人員的不斷創新，為更多場景提供安全、穩定的 邊緣算力創造了可能，也為雲邊協同的不斷破圈締造了希望。