7月22日，Cadence 宣布完成對Future Facilities 的收購。Future Facilities 是一家利用基于物理學(xué)的 3D 數(shù)字孿生為數(shù)據(jù)中心的設(shè)計和運營提供電子冷卻分析和能源性能優(yōu)化解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商。

《行業(yè)洞察 I 數(shù)據(jù)中心爆炸式增長的背后，如何解決散熱問題？》一文在芯片和電路板的較低層面上談到了數(shù)據(jù)中心的散熱問題。但是，在設(shè)計中通常不能通過使較低級別具有更高的容量和性能來達到較高的級別。RTL 仿真不是更快的門級仿真，門級仿真不是更快的電路仿真。數(shù)據(jù)中心的熱分析也是如此。

Future Facilities 的產(chǎn)品組合包括有助于增強 Cadence Celsius Thermal Solver 的電子熱管理解決方案，以及創(chuàng)新的計算流體力學(xué) (CFD) 電子冷卻仿真技術(shù)，可提升高耗能數(shù)據(jù)中心的性能和冷卻效率。

Future Facilities 的技術(shù)是將數(shù)據(jù)中心的生態(tài)系統(tǒng)虛擬化，并創(chuàng)建 3D 數(shù)字孿生，使運營商能夠在實施之前和運營期間預(yù)測、可視化并量化數(shù)據(jù)中心任何變化可能帶來的影響。得益于此，客戶可以借助設(shè)施設(shè)計和運營效率提升來優(yōu)化業(yè)務(wù)目標(biāo)。Future Facilities 成熟的技術(shù)被一些領(lǐng)先的超大規(guī)模、企業(yè)數(shù)據(jù)中心、托管服務(wù)和主機托管服務(wù)提供商所采用。

實際上，F(xiàn)uture Facilities 的產(chǎn)品組合并不只是增強了 Celsius Thermal Solver，更驅(qū)動了 Celsius Thermal Solver 對流元件的 CFD 引擎。傳導(dǎo)和輻射則是用其他方法處理，如有限元法 (FEM)。

01

數(shù)字孿生

任何數(shù)據(jù)中心的設(shè)計都面臨著復(fù)雜的熱管理挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)中心需要大量的電力，與此同時，幾乎所有的電力都會變成熱量，而氣流和冷卻系統(tǒng)必須將這些熱量再次排出。其中一個方面是設(shè)計出能以更低功耗運行的芯片，這是《行業(yè)洞察 I 數(shù)據(jù)中心爆炸式增長的背后，如何解決散熱問題？》一文的重點；另一方面是將 CFD 技術(shù)與廣泛的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理 (DCIM) 工具以及電源和冷卻模塊相結(jié)合。

Future Facilities 模擬了服務(wù)器的變動對物理容量、電源基礎(chǔ)設(shè)施和冷卻系統(tǒng)的影響，在熱點出現(xiàn)前進行預(yù)測，從而延長正常運行時間和容量利用率。該解決方案還可以避免不必要的能耗，進而提高數(shù)據(jù)中心的用電效率 (PUE)。

顯然，任何人都不希望在建造了數(shù)據(jù)中心之后才發(fā)現(xiàn)存在熱耗問題。最好的辦法就是建立一個數(shù)據(jù)中心的數(shù)字孿生，在計算機上預(yù)先進行全面的分析。這類似于在汽車等領(lǐng)域使用的數(shù)字孿生——即打造一個汽車的實體模型并把它放入風(fēng)洞里進行實驗成本高昂，而用數(shù)字孿生在計算機里進行所有建模才是最佳選擇。

Future Facilities 的 6Sigma 數(shù)字孿生仿真和優(yōu)化平臺使客戶得以密切監(jiān)測氣流、傳熱、冷卻、功耗和容量，從而對數(shù)據(jù)中心的性能進行建模和分析。CFD 仿真可預(yù)測成本狀況和容量，并對改進方案進行建模。Future Facilities 經(jīng)驗豐富的團隊和成熟的技術(shù)使 Cadence 能夠提供全面的芯片、封裝、PCB 和系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心解決方案，實現(xiàn)效率提升和能源節(jié)約，同時最大限度地減少停機時間。正如前文所述，我們需要具有適當(dāng)抽象級別的模型，而不能只是從較低的級別上拉起模型。Future Facilities 擁有超過 4000 個數(shù)據(jù)中心組件的模型。

02

Cadence 數(shù)據(jù)中心研究

作為對 Future Facilities 能力分析的一部分，我們使用 Cadence 的數(shù)據(jù)中心進行了一項研究。我們研究了在高出 10°F 的溫度下運行數(shù)據(jù)中心是否可行，這將需要較少的積極冷卻，使所需能源減少 20%（具體能減少多少正是此項研究的一部分）。我們一起創(chuàng)建了一個數(shù)字孿生，模擬了實體布局、冷卻和電力情況。

上圖顯示的是部分熱分析結(jié)果，左側(cè)是單個機架，右側(cè)是更大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心。以下是參與該項目的 Cadence 公司 IT 團隊成員的評論：

@John：這款工具幫助我們建立了一個氣流動態(tài)模型，細致到數(shù)據(jù)中心機架最深處的元件——而這一點是無法手動實現(xiàn)的。

@Dong：算法非常可靠，準確度非常高。

@Syama：這有助于我們控制氣流，從而更有效、更高效地利用電力來冷卻數(shù)據(jù)中心。

@Sanjay：可以部署到多個 IT 和設(shè)施團隊，便于規(guī)劃項目。

03

電力：全球性問題

一旦涉及到電力問題，數(shù)據(jù)中心便與政治問題糾纏在一起。例如，彭博社的文章《大型科技公司卷入歐洲能源政治》文章中有一段這樣寫道：

“

當(dāng) Google 想在盧森堡鄉(xiāng)下建造一個價值 11 億美元的新數(shù)據(jù)中心時，政府支持了這項投資，并幫助Google獲得了土地。荷蘭當(dāng)局則允許 Meta Platforms Inc. 建立一個更大的平臺，這是該國成為歐洲 “數(shù)字中心” 這一宏偉目標(biāo)的一部分。

而如今，大型設(shè)施的政治指標(biāo)正在發(fā)生變化。在當(dāng)?shù)鼐用窈铜h(huán)保主義者的抵抗下，這兩個項目均暫停了。

因為當(dāng)人們關(guān)注的焦點是確保今年冬天的電力供應(yīng)時，對一些歐洲政府來說，足以消耗一個小鎮(zhèn)的電力的數(shù)據(jù)計算和存儲便不再那么重要了。