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H3C产品硬件的绿色节能

【发布时间:2009-06-02】
在绿色节能逐步成为全球关注的主题时,H3C硬件体系紧跟时代潮流,从标准研究、开发流程、硬件系统构架、器件选型、各专业设计等方面深入挖掘绿色节能潜力。可以说,产品全寿命每个阶段都凝聚着H3C硬件人对绿色设计孜孜不倦的思考。

让绿色节能的思考成为习惯

H3C,硬件开发并非开发人员单兵作战,而是以强大的团队支持和合作的方式在进行,这种方式从产品立项到量产全寿命的每个阶段都在上演。在产品立项后分析各类需求时,绿色节能就会作为重要组成部分被考虑进来。来自市场一线的、认证准入的、标准规范的各类绿色节能要求被充分讨论,接纳的需求将被转化成设计规格和设计要素,并在随后一系列的设计报告中,通过独立章节对需求进行分析、分解和实现。在每个产品开发过程中,绿色节能设计都会被要求思考,通过IPD流程中各类交付件相应的要求保证落地,使硬件开发团队把绿色节能作为一种思考习惯。

除开发流程保证外,绿色节能平台工作紧跟业界动态,实施了欧盟《关于报废电子电气设备指令》(WEEE)和《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(RoHS)。20081H3C成立绿色设计规范工作组,成员包括可靠性、热设计、器件应用、电源设计、OM、硬件测试以及各产品线硬件经理,先后完成主要绿色设计标准、法规和友商产品的分析,加入“绿格”(the green grid)组织,推出了《H3C绿色设计白皮书》,发布6篇绿色设计相关的设计规范和指导书,发布了包含绿色设计需求的H3C产品工程特性需求基线,研究能效测试评估方法,参与国家相关标准的制定。

优选绿色节能的器件

一台整机消耗的功率是该设备内所有器件消耗功率的总和,选择低功耗的器件是实现节能降耗的源头,其带来的效果不仅仅是整机功耗简单累加后的降低,还将降低热设计的代价――可以用自然散热代替强迫风冷、可以选用更低风量的风扇、可以使用更小的散热器甚至不使用散热器。低功耗器件由于自身发热少,同样的设计,相同环境下器件结温会更低,可靠性也会相应提高。

从客户角度,低功耗设备由于发热量少,可以紧凑安装到机架从而提高机架利用率,节省日益庞大的电费以及机房散热的各种支出。

H3C在器件选型阶段就考虑绿色设计的各类需求和设计方法,优选绿色节能的器件,做到兵马未动粮草先行。

例如,西数PowerGreen硬盘拥有IntelliSeekIntelliPowerNoTouch等技术,可以有效降低功耗与盘片转动的噪音。

又如,带有Energy Detect/Sleep模式的PHY芯片,无网络连接时可以关闭发射器和大部分接收电路,从而实现节能;而带有虚拟电缆测试功能的PHY芯片则可以根据网线长短自动调整输出信号幅度,实现短网线时的节能降耗。

再如,电源模块选型时,不同电源的最佳效率点不同,通常轻载下电源效率较低,50%-80%时效率最高。选型时应根据具体电源选择最佳效率点,避免大马拉小车现象。

                                                                                                                图1 前康柏公司发布的电源效率和负载对应关系图

硬件绿色节能设计

不同产品硬件设计不同,器件选型和构架也不同,因此针对具体产品的系统构架和器件应用的深入分析是硬件绿色节能设计的着力点。

高性能的CPU,通常只有部分时间处于高负荷运行状态,大部分时间CPU占用率是比较低的。在产品硬件设计时,利用CPU支持的节能技术,可以有效降低CPU单元功耗。IntelSpeedStep技术、AMDPowerNow技术都是成熟应用的节能技术,其原理是根据CPU的负荷自动调整CPU的频率和电压,负荷小时降低频率和电压从而实现节能降耗,负荷大时提高频率和电压从而保证性能。

 

 

 

                                                                                                                       图2 某款CPU不同模式间的切换和功耗对比

在框式设备电源系统设计时,充分考虑用户需求,实现N+1备份而非简单的1+1备份,提供灵活的配置模式,允许用户根据自身对可靠性或节能降耗不同优先级的需求,灵活配置。

高效智能的热设计

通过对近30款设备功耗分布数据分析显示,设备散热系统自身的功耗占总功耗的比例平均为6.6%,最大达到16%,这还不包括为机房散热消耗的电力。因此,如何实现设备高效散热成为各产品热设计人员的重要目标。

H3C有专业的热设计工程师来处理这些问题,使用量贩式的设计方案,运用大量在风扇选型/散热器设计/风道优化/板级自然散热等方面的技术积累,结合完善准确的热仿真技术,解决设备散热问题的同时达到绿色节能目标。

 

                                                                                                                                            图3 H3C某设备热仿真流场图

提高产品可靠性延长使用寿命

H3C认为,延长产品使用寿命,是对绿色最重要的贡献之一。H3C内部采取一系列措施,提高产品可靠性,延长使用寿命。H3C制定了一整套流程管理体系,确保产品的可靠性能够在产品的概念、设计、开发乃至生产、运输等阶段都得到落实。例如,为了验证产品可靠性,H3C会对每款产品进行一系列严苛的可靠性试验,从业界最严酷的HALT(高加速应力试验)试验,到各种高低温等环境试验,再到精密繁复的EMC(电磁兼容)试验,重重测试,最终使产品练成“钢筋铁骨”。

绿色环保的制造工艺

产品绿色制造的目的是减少制造过程中辅料和能源的使用,避免使用危险化学物,最大程度减少废物制造。H3C明确禁止使用17种有毒物质,在前期工艺设计中就考虑如何通过优化产品工艺、减少生产工序和减少制造辅料要求等手段实现绿色节能,提高产品直通率,降低生产废料。

在包装材料选用上,H3C避免材料混用,优选环保、可回收、易加工、耐用的材料,减少使用材料的种类、数量和重量。