剛剛過去的今年夏天格外炎熱，中國(guó)多地最高氣溫超過40℃，令很多人心有余悸。但很多人并不知道的是，并非血肉之軀才有環(huán)境極限，鋼鐵之軀的智算設(shè)備也有。面對(duì)戶外夏季70℃的極熱、冬季-40℃的酷寒、雷電暴雨和大漠風(fēng)沙的“魔法攻擊”，如何保證安放在各種邊緣環(huán)境下的服務(wù)器能正常運(yùn)作不會(huì)停擺？

作為中國(guó)邊緣服務(wù)器市場(chǎng)第一的廠商，浪潮邊緣服務(wù)器的研發(fā)工程師跟極限環(huán)境“硬剛”，硬生生是把“不可能”變成了可能。

邊緣計(jì)算，簡(jiǎn)單來說就是指在靠近數(shù)據(jù)產(chǎn)生的一側(cè)，采用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力為一體的平臺(tái)，就近提供服務(wù)。簡(jiǎn)單打個(gè)比方，每天路上的交通攝像頭、工廠里的高端制造設(shè)備等等會(huì)產(chǎn)生巨量的數(shù)據(jù)，而且越來越復(fù)雜，協(xié)同程度也越來越難，如何“就近”處理這些數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行云邊協(xié)同，提升大數(shù)據(jù)計(jì)算效率，就是邊緣計(jì)算服務(wù)器要做的。

做到海量計(jì)算不難，難的是，怎樣能讓這些邊緣智算設(shè)備在各種極限環(huán)境下也能扛起重任，穩(wěn)定在線。與數(shù)據(jù)中心常年恒溫恒濕的環(huán)境不同，邊緣計(jì)算的場(chǎng)景復(fù)雜多樣，這些看上去并不起眼的邊緣設(shè)備，需要放置在城市路口的信控箱、電信機(jī)房、油井現(xiàn)場(chǎng)的控制箱、邊緣電氣柜、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制柜、車載等等各類惡劣的環(huán)境中。這類環(huán)境有的空間狹小常年悶熱逼仄，有的卻要經(jīng)歷雨淋雪埋沙塵漫卷，這樣的環(huán)境對(duì)邊緣服務(wù)器的環(huán)境適應(yīng)性、算力性能都提出了很高的要求。

比如在智慧路口，邊緣設(shè)備需要放置在幾乎密不透風(fēng)的信控箱中，一些南方城市夏季最熱的時(shí)候，信控箱內(nèi)部最高溫度能達(dá)到60-70度。而從一般路口幾路視頻，到復(fù)雜道路路口的20路視頻，對(duì)邊緣算力的需求不斷提升，這就導(dǎo)致設(shè)備的功耗也在提升。而因?yàn)槭彝夥蹓m過重、空氣中的水蒸氣、酸性氣體、微生物也會(huì)侵蝕服務(wù)器內(nèi)部元器件，設(shè)備不能用傳統(tǒng)的風(fēng)扇設(shè)計(jì)，這讓散熱設(shè)計(jì)面臨很大的挑戰(zhàn)。

與70℃“死磕”卻求而不得，讓技術(shù)研發(fā)一度陷入了僵局。轉(zhuǎn)機(jī)來自于一塊加班中用來充饑的三明治。

一層層食材疊加的靈感，啟發(fā)工程師們將服務(wù)器散熱上蓋底部壓鑄出導(dǎo)熱凸臺(tái)，通過導(dǎo)熱凸臺(tái)與導(dǎo)熱界面材料、熱源部件依次貼合的結(jié)構(gòu)，可以排出熱源上方的空氣，大大消除內(nèi)部界面熱阻。

從上到下，散熱蓋、凸臺(tái)、界面材料、熱源這一酷似“三明治”的結(jié)構(gòu)中，還針對(duì)邊緣服務(wù)器的百變需求，設(shè)計(jì)了不同的鋁擠工藝上蓋，讓導(dǎo)熱凸臺(tái)、界面材料的位置、大小隨著內(nèi)部器件的變化而變化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的靈活百變和高效散熱。同時(shí)，研發(fā)人員還發(fā)現(xiàn)，界面材料厚度的微小差異，都會(huì)影響散熱的效率，據(jù)仿真模擬數(shù)據(jù)顯示，材料厚度縮小0.6毫米，CPU的溫度就可以降低2.1℃，因此，需要在CPU、內(nèi)存等等部件凸臺(tái)最小結(jié)構(gòu)公差下，設(shè)計(jì)出最小厚度的界面材料。

經(jīng)過多次仿真和實(shí)測(cè)，研發(fā)人員最終采用高導(dǎo)熱和高壓縮性的界面材料和凸臺(tái)填充在熱源與散熱外殼之間，導(dǎo)熱效率達(dá)到10W/m·K，是空氣導(dǎo)熱效率的435倍，讓服務(wù)器適應(yīng)的極限環(huán)溫從原來的60℃提升到67℃。

除了提升內(nèi)部的熱傳導(dǎo)效率，散熱工程師還要考慮設(shè)備與環(huán)境之間如何進(jìn)行高效的導(dǎo)熱，才能實(shí)現(xiàn)極限環(huán)境的適應(yīng)。研發(fā)人員結(jié)合熱仿真軟件對(duì)多組參數(shù)組合進(jìn)行對(duì)比分析，并繪制響應(yīng)面優(yōu)化曲線，最終確定出一組關(guān)于鰭片厚度、間隙和高度的最優(yōu)組合，在有限體積內(nèi)形成超過3000cm2的散熱面積，達(dá)到了最佳散熱能力。

同時(shí)，為了進(jìn)一步減小上蓋散熱器內(nèi)部的擴(kuò)散熱阻，散熱上蓋中設(shè)計(jì)了2D熱管網(wǎng)絡(luò)，熱管走向經(jīng)過反復(fù)優(yōu)化仿真，精準(zhǔn)布局，有效規(guī)避局部熱點(diǎn)的產(chǎn)生，提升整機(jī)均溫能力。

終于，一臺(tái)在無風(fēng)條件下，70℃極限環(huán)境也能高效運(yùn)轉(zhuǎn)的邊緣服務(wù)器橫空出世，站上C位。據(jù)研發(fā)測(cè)試，在無風(fēng)扇的邊緣服務(wù)器上，三明治架構(gòu)可將被動(dòng)散熱能力較上一代產(chǎn)品提升近100%。