北(bei)京2023年1月6日(ri) /美(mei)通社/ -- 在延綿百(bai)里的崇(chong)山峻嶺中(zhong)，邊(bian)緣(yuan)算力賦能高(gao)壓電(dian)(dian)塔遠程智能巡檢，守護著電(dian)(dian)網(wang)傳輸(shu)安全。寒來暑(shu)往，一旦(dan)邊(bian)緣(yuan)服(fu)務器設備無(wu)法抵抗極端惡(e)劣天氣的影響，就會降低電(dian)(dian)力傳輸(shu)的可靠性(xing)，對用(yong)電(dian)(dian)單位造(zao)成經濟損失。

在(zai)(zai)(zai)石油(you)、天然氣(qi)(qi)的(de)管道鉆(zhan)探場景中，邊(bian)緣算力正在(zai)(zai)(zai)幫助預警潛在(zai)(zai)(zai)鉆(zhan)探故障，但如果邊(bian)緣服務(wu)器在(zai)(zai)(zai)極端(duan)氣(qi)(qi)候環境(jing)中"宕機"，會降低油(you)氣(qi)(qi)開采的(de)效率，油(you)氣(qi)(qi)企業損失的(de)將是真金(jin)白(bai)銀。

邊(bian)緣算力(li)(li)的"邊(bian)緣"兩(liang)個(ge)字(zi)其實(shi)已經很好的表述(shu)了邊(bian)緣算力(li)(li)會部署到(dao)的場景，也意(yi)味著(zhu)邊(bian)緣服務(wu)器有可能會面對(dui)雨雪(xue)、沙塵、曝(pu)曬(shai)、嚴寒等所有惡劣的自然條件。

所以，"邊緣"也可以是一種"邊際"，一種不斷挑戰極限的技術創新。

作為(wei)中國邊緣服務器市場占有(you)率第一(yi)的(de)(de)廠商，浪潮(chao)信息邊緣微服務器一(yi)個看起來，貌(mao)不出眾的(de)(de)小(xiao)小(xiao)的(de)(de)"盒(he)子"，又是如何挑戰(zhan)了從-40度到70度，從極(ji)熱到極(ji)寒的(de)(de)考驗的(de)(de)呢？

靈魂拷問，為什么要不斷挑戰技術極限

第一個(ge)靈魂拷問，一臺(tai)邊(bian)緣場景下(xia)的(de)服務(wu)器，為什(shen)么要去挑戰(zhan)-40度(du)(du)到70度(du)(du)的(de)極端(duan)溫度(du)(du)，它的(de)意義何在？

Gartner在一項報(bao)告中(zhong)顯示，未來幾年(nian)，數據所處的位置將會出現翻天覆(fu)地的變化，預計到(dao)2025年(nian)，僅有30%的數據還(huan)會運(yun)行在本(ben)地，運(yun)行于公有云的數據會增長到(dao)40%，而(er)將有30%的數據會運(yun)行在邊緣。

這意(yi)味(wei)著，未(wei)來(lai)將有越(yue)來(lai)越(yue)的(de)數據(ju)在邊緣處(chu)理，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)邊緣服務(wu)器將遍布(bu)于(yu)千行(xing)百(bai)業的(de)系統"末(mo)梢"，這些邊緣服務(wu)器所承擔的(de)算力，將會(hui)接近于(yu)云端的(de)算力總量。

喬布斯(si)，曾經(jing)跟麥金塔(ta)電腦操作系統工程師拉里·凱尼(ni)恩(en)抱怨開(kai)機啟(qi)動(dong)時(shi)間過(guo)長。他說(shuo)，如果(guo)有(you)500萬人(ren)使用(yong)Mac，而每(mei)天開(kai)機都要多(duo)用(yong)10秒鐘(zhong)(zhong)，加起(qi)來每(mei)年都要浪費大約(yue)3億分鐘(zhong)(zhong)，而3億分鐘(zhong)(zhong)相當于至少100個人(ren)的終身(shen)壽命(ming)。凱尼(ni)恩(en)聽(ting)完喬布斯(si)的演(yan)示后當時(shi)就震驚了，幾(ji)周過(guo)后麥金塔(ta)電腦的啟(qi)動(dong)時(shi)間縮(suo)短了28秒。

這個故事告訴(su)我們，當(dang)一個產品有了量變的可(ke)能，那么質變必然隨之而來(lai)。

對于邊(bian)(bian)緣服務(wu)器來說，當行業(ye)場景一個又一個被打開(kai)，從城(cheng)市路口(kou)的(de)信(xin)(xin)控(kong)箱、電(dian)信(xin)(xin)機房、油井現場的(de)控(kong)制(zhi)箱、邊(bian)(bian)緣電(dian)氣柜(ju)、工業(ye)現場控(kong)制(zhi)柜(ju)，再到車載環境(jing)各(ge)類惡劣的(de)環境(jing)對邊(bian)(bian)緣服務(wu)器的(de)環境(jing)適應性、算力性能都提出了很高的(de)要求(qiu)。

所有的極限挑戰，都來自于場景的要求。例如在智慧路口的邊緣場景中，由于邊緣設備放置在幾乎密不透風的信控箱中，夏季最熱的時候，如三亞這樣的城市信控箱內部最高溫度將達到60-70度(du)，高溫很容易讓CPU降頻甚至宕機，進而拖累整個數字系統。又比如寒潮來襲的東北油田，戶外-40度的(de)超低(di)溫環境(jing)下，電子設備要抵(di)御寒冷(leng)空氣的(de)"魔(mo)法"攻擊，監控采油設備的(de)正(zheng)常運轉。

真實的需求產生了，浪潮信息也發現，邊緣服務器必須保證在-40度~70度的極(ji)端(duan)溫度下也(ye)不會罷(ba)工，才能確保萬無一失。

細節與匠心，極致表現的三明治散熱架構

邊緣服務器的(de)(de)散熱一直是一個最核(he)心的(de)(de)產品設計難題。

由于邊緣(yuan)計(ji)算(suan)硬(ying)件(jian)的(de)(de)部(bu)署(shu)環(huan)(huan)境(jing)，一般比(bi)中心服務器的(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)要惡劣更(geng)加復(fu)雜，中心服務器部(bu)署(shu)在機(ji)房，恒(heng)溫(wen)恒(heng)濕，有專人管理，而邊緣(yuan)計(ji)算(suan)硬(ying)件(jian)部(bu)署(shu)的(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)可能是高溫(wen)的(de)(de)室外，或者粉塵較大的(de)(de)空間，正因為惡劣的(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)，如果通過風(feng)扇散熱，很容易讓灰(hui)塵進(jin)入系(xi)統，損害(hai)服務器內部(bu)的(de)(de)零部(bu)件(jian)。

這(zhe)就(jiu)形成(cheng)了第(di)二個(ge)靈(ling)魂拷(kao)問：既需要(yao)散熱，又不能通過(guo)風扇(shan)實現(xian)，那么要(yao)如何(he)突破70度(du)的散熱極限呢？

通常邊緣服務器的熱量主要來自CPU工作時發熱，尤其當CPU高速運作時，溫度最高可達90度(du)，要讓90度高溫，在無風的狀態下快速傳導到大約70度(du)的(de)環境空氣中，就需要在散(san)熱(re)(re)(re)上(shang)蓋和熱(re)(re)(re)源(yuan)之間增加高導熱(re)(re)(re)系數的(de)導熱(re)(re)(re)材料，讓熱(re)(re)(re)量快速傳遞出(chu)去，這個思路雖然是對的(de)，但(dan)是如何實現則成為了一(yi)個新的(de)難題(ti)。

技術研發陷入(ru)僵局(ju)之(zhi)后(hou)，一塊加班中(zhong)的三(san)明治(zhi)，觸發了浪潮信息工程師(shi)的靈(ling)感(gan)，也因(yin)此催生了三(san)明治(zhi)散熱架構的誕生。

通過模擬(ni)三(san)明治一層層食材(cai)疊(die)加的(de)邏輯，將服務(wu)器散熱(re)(re)上蓋底部(bu)壓鑄出(chu)導熱(re)(re)凸臺，通過導熱(re)(re)凸臺與(yu)導熱(re)(re)界(jie)(jie)面(mian)材(cai)料、熱(re)(re)源部(bu)件依次貼合的(de)結構，就可以(yi)排(pai)出(chu)熱(re)(re)源上方(fang)的(de)空(kong)氣，大(da)大(da)消除內部(bu)界(jie)(jie)面(mian)熱(re)(re)阻。形成了從散熱(re)(re)蓋、凸臺、界(jie)(jie)面(mian)材(cai)料到熱(re)(re)源的(de)"三(san)明治"式(shi)的(de)散熱(re)(re)架構。

我們知道(dao)，三明治(zhi)的(de)好處在于可以客戶口味的(de)不用，調換面包的(de)厚度和(he)食(shi)材的(de)樣(yang)式(shi)。所(suo)以，采用三明治(zhi)散(san)(san)熱(re)(re)架構的(de)浪潮邊(bian)緣微服務器(qi)EIS800也針對百變的(de)需(xu)求(qiu)，設計了不同(tong)的(de)鋁擠工藝(yi)上(shang)蓋，讓導熱(re)(re)凸臺、界面材料的(de)位置(zhi)、大小隨(sui)著內部器(qi)件的(de)變化而(er)變化，實(shi)現產品的(de)靈活(huo)百變和(he)高效(xiao)散(san)(san)熱(re)(re)。

另外，三明治的口感，會因食材的微小差異而發生微妙的變化，如食材厚度，醬汁濃度，蔬菜的新鮮度都會讓三明治的味道發生偏移，要打造口感最佳的三明治，就要不斷研究調整各項食材的材質和比重。在對三明治散熱架構的研究中，浪潮信息研發人員發現，界面材料厚度的微小差異，會影響散熱的效率，據仿真模擬數據顯示，材料厚度縮小0.6毫米，CPU的溫度就可以降低2.1度，因此，需要在CPU、內(nei)存等等部件凸臺最小(xiao)結構(gou)公(gong)差(cha)下(xia)，設計出最小(xiao)厚(hou)度的界面材料。

經過多次仿真和實測，最終采用高導熱和高壓縮性的界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，讓服務器適應的極限環溫從原來的60度(du)提升到67度。

距離70度(du)的終極要求，僅有3度之遙。這也是(shi)"天塹(qian)"一般的三度，要如何去突破呢？

除了提升內部的熱傳導效率，散熱工程師還要考慮設備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。研發人員結合熱仿真軟件對多組參數組合進行對比分析，并繪制響應面優化曲線，最終確定出一組關于鰭片厚度、間隙和高度的最優組合，在有限體積內形成超過3000平方(fang)厘(li)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熱管網絡，熱管走向經過反復優化仿真，精準布局，有效規避局部熱點的產生，提升整機均溫能力。終于，一臺在無風條件下，70度極限(xian)環境也能高效運(yun)轉(zhuan)的邊緣服務(wu)器(qi)橫空出世，這就是EIS 800。

微小的創新可以改變世界

喬布斯曾經說過："微(wei)小的(de)創新可(ke)以改變世界(jie)"。

在邊緣服務器(qi)小小的(de)"身體(ti)"內，圍(wei)繞散熱這個小小的(de)設計，是(shi)通(tong)過無數次(ci)的(de)微(wei)小的(de)研究實現的(de)，它的(de)每一次(ci)看似微(wei)小的(de)進(jin)步，都是(shi)對細節的(de)完美追求，對產(chan)品設計的(de)匠心(xin)精神，對客戶需求的(de)一絲不(bu)茍。

除了針對高溫的設計，EIS 800對低溫環境的支持同樣出色，例如在東北油田，考慮到一些低溫條件下電子設備難以啟動的情況，邊緣服務器設計了低溫熱啟動裝置，當環境溫度低于-40度時，自適應調節系(xi)統(tong)會(hui)加(jia)熱服務(wu)器，讓內部每一個芯(xin)片(pian)滿(man)足(zu)溫(wen)度要求(qiu)后再開機啟動。

正因為(wei)如此，在(zai)數(shu)字經(jing)濟的(de)(de)延伸(shen)到(dao)行(xing)業(ye)縱深的(de)(de)每一(yi)個角度，才有了穩定的(de)(de)算(suan)力(li)保證，不懼嚴寒酷暑，不懼高溫炙烤，為(wei)千行(xing)百業(ye)的(de)(de)數(shu)字化"最后一(yi)公(gong)里(li)"提供支撐。

冰凍三尺非一日(ri)之寒。蒲松齡曾經(jing)在自己家的(de)(de)道(dao)路旁設(she)了茶舍，"見行(xing)者過(guo)，必強與語，搜奇說異，隨人所知"。日(ri)復一日(ri)，年(nian)復一年(nian)，最(zui)終才有了《聊齋》的(de)(de)誕生(sheng)。

所有(you)行業的目(mu)標都是(shi)追求卓越，這目(mu)標看起(qi)來(lai)很大，很遙(yao)不可及，其實落到實處就是(shi)對(dui)每一(yi)個(ge)產品苛求細節，對(dui)每一(yi)個(ge)微小的創新，不斷積累(lei)。

早在2017年起，浪潮(chao)信息就(jiu)投入(ru)研發邊緣(yuan)計(ji)(ji)算服務器，并將(jiang)其分(fen)別放在幾個(ge)不(bu)同的(de)(de)產品(pin)部(bu)門進行培育(yu)，面向每(mei)個(ge)客戶場景的(de)(de)差異化，和(he)每(mei)一(yi)(yi)項邊緣(yuan)服務器技術的(de)(de)創(chuang)(chuang)新性(xing)(xing)不(bu)斷(duan)突破(po)和(he)創(chuang)(chuang)新。如去年發布的(de)(de)EIS800系列產品(pin)，針對室(shi)(shi)內、室(shi)(shi)外和(he)微中心三類(lei)計(ji)(ji)算節(jie)點形態，以及(ji)各種場景都有針對性(xing)(xing)的(de)(de)產品(pin)設計(ji)(ji)。據研發測試，在無(wu)風(feng)扇(shan)的(de)(de)EIS800上，三明(ming)治(zhi)架構可(ke)將(jiang)被動散(san)熱能力較上一(yi)(yi)代產品(pin)提升近100%。

三明治(zhi)散熱架(jia)構，是(shi)浪潮信(xin)息在邊(bian)緣(yuan)服務(wu)器創新之路上，提煉出來的普世價值。通過微小的創新，改(gai)變(bian)世界，不放(fang)棄每(mei)一個(ge)(ge)邊(bian)緣(yuan)場景的研究(jiu)，就是(shi)站(zhan)在客戶身后(hou)，遵從每(mei)一個(ge)(ge)客戶需求的表現。