數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排提速:液冷技術(shù)走向商業(yè)應(yīng)用
發(fā)布日期:2022-10-14 瀏覽次數(shù):741
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在寧暢內(nèi)部有這樣一個(gè)觀點(diǎn):第三代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器正在催化液冷技術(shù)步入元年時(shí)代。寧暢首席技術(shù)官趙雷給記者解釋道:“液冷技術(shù)正在從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)應(yīng)用,從小規(guī)模驗(yàn)證技術(shù)走向大規(guī)模量產(chǎn)技術(shù)階段?!?/p>
??這一趨勢(shì)的背后反映的是行業(yè)對(duì)節(jié)能減排的需求正在不斷增加。今年2月,我國(guó)“東數(shù)西算”工程正式全面啟動(dòng)。該工程在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動(dòng)建設(shè)算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn),并規(guī)劃了張家口等10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群。值得關(guān)注的是,為了推進(jìn)數(shù)據(jù)中心低碳運(yùn)轉(zhuǎn),“東數(shù)西算”工程還提出了三個(gè)方向:綠色節(jié)能、算力調(diào)度、安全可靠。
??綠色發(fā)展首當(dāng)其沖。對(duì)于數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō),提效是一方面,在提效的同時(shí)如何通過(guò)更好的技術(shù)解決方案來(lái)進(jìn)行節(jié)能減排,成為各家企業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)和亟需解決的難題。
??節(jié)能減排成為行業(yè)剛需
??在日前舉辦的世界5G大會(huì)Tech-Talk2022前瞻論壇上,國(guó)家信息中心信息化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展部主任單志廣表示,全國(guó)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群建設(shè)中,2022年新開工項(xiàng)目25個(gè),投資超過(guò)1900億元。其中,西部地區(qū)投資比去年同期增長(zhǎng)6倍,呈現(xiàn)出由東向西轉(zhuǎn)移的良好態(tài)勢(shì)。
??數(shù)據(jù)中心建設(shè)提速的同時(shí),國(guó)家對(duì)節(jié)能減排也提出了更高的要求。2021年12月發(fā)布的《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求推動(dòng)數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》明確,到2025年,國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)的PUE要進(jìn)一步降到1.25以下,綠色低碳等級(jí)達(dá)到4A級(jí)以上。2022年6月工信部等六部門發(fā)布《工業(yè)能效提升行動(dòng)計(jì)劃》中明確規(guī)定,到2025年,新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE優(yōu)于1.3。
??什么是PUE?PUE(Power Usage Effectiveness)是用于測(cè)量 IDC 能源效率的指標(biāo),是用 IDC 總能耗除以 IT 設(shè)備能耗得來(lái)。IDC 總能耗包含 IT 設(shè)備能耗和制冷、配電等系統(tǒng)能耗,PUE 數(shù)值越靠近 1 說(shuō)明非 IT 設(shè)備的能耗越少,能效水平越高。
??對(duì)此,英特爾數(shù)據(jù)中心平臺(tái)技術(shù)與架構(gòu)部中國(guó)區(qū)總經(jīng)理王飛表示,2025年英特爾預(yù)計(jì)有 50億顆 CPU 核心投入運(yùn)營(yíng)。算力的發(fā)展支撐數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)和全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展,2030 年數(shù)字中心將消耗全球 3\%-6\% 電能,因此數(shù)據(jù)中心節(jié)能減碳已經(jīng)成為英特爾面臨的新挑戰(zhàn)。
??液冷技術(shù)成熟 行業(yè)步入液冷時(shí)代
??中國(guó)電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)呂天文此前在2022數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)研討會(huì)上表示,“無(wú)論從政策角度、市場(chǎng)需求還是技術(shù)成熟度來(lái)講,均標(biāo)志著數(shù)據(jù)中心進(jìn)入‘液冷時(shí)代’。”
??所謂液冷,通俗來(lái)講就是通過(guò)液體代替空氣,把CPU、內(nèi)存等IT發(fā)熱器件產(chǎn)生的熱量帶走,就好似給服務(wù)器局部冷卻、整體“淋浴”甚至全部浸沒(méi)。
??就液冷技術(shù)分類而言,根據(jù)液體冷媒和發(fā)熱源的接觸方式可分為——冷板式(間接接觸)、噴淋式(直接接觸)、浸沒(méi)式(直接接觸)。其中,浸沒(méi)式液冷以其高能效、高密度、高可用和高可靠等特性,成為主流趨勢(shì)。根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)賽迪數(shù)據(jù)顯示,未來(lái)浸沒(méi)式液冷的市場(chǎng)占比將逐步提升,將從2019年的不到20\%增長(zhǎng)到2025年的40\%以上。
??推動(dòng)數(shù)據(jù)中心向液冷技術(shù)發(fā)展也成為行業(yè)共識(shí)。在寧暢首席技術(shù)官趙雷看來(lái),風(fēng)冷技術(shù)的極限值基本是在300W-350W之間,目前數(shù)據(jù)中心已經(jīng)慢慢觸碰到這個(gè)極限值,而隨著CPU功耗的增長(zhǎng),推進(jìn)液冷技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)力。
??新華三服務(wù)器產(chǎn)品線系統(tǒng)部總監(jiān)鄭國(guó)良也有這類似的看法,他認(rèn)為,東數(shù)西算項(xiàng)目正式落地后,對(duì)數(shù)據(jù)中心PUE的要求非常明確,數(shù)據(jù)中心對(duì)于液冷技術(shù)需求的迫切性提到比較高的位置。“所以我們?cè)谶@一代平臺(tái)和下一代平臺(tái),包括浸沒(méi)式液冷我們都會(huì)加大投入和加快發(fā)布的進(jìn)度。”
??企業(yè)已經(jīng)開始著手布局液冷技術(shù)。阿里云從 2016 年開始大規(guī)模部署液冷技術(shù),因?yàn)橄啾扔陲L(fēng)冷方案,液冷方案有著超高的散熱效率的特點(diǎn),但服務(wù)器硬件對(duì)侵入式液冷的兼容成為技術(shù)落地的難度。
??英特爾圍繞浸入式液冷所面臨的材料兼容性、電氣信號(hào)完整性、芯片散熱特性、服務(wù)器系統(tǒng)散熱特性、服務(wù)器及機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等課題,與阿里巴巴深入合作,從處理器定制和服務(wù)器系統(tǒng)開發(fā)與優(yōu)化著手,突破芯片功耗墻功耗和冷卻兩大影響算力提升的關(guān)鍵問(wèn)題,使得液冷服務(wù)器在阿里巴巴數(shù)據(jù)中心成功大規(guī)模部署,在 2018 年建成首個(gè)互聯(lián)網(wǎng)液冷數(shù)據(jù)中心,在 2020 年投產(chǎn)首個(gè) 5A 級(jí)綠色液冷數(shù)據(jù)中心,每年可以節(jié)省電能至少達(dá)千萬(wàn)級(jí)的同時(shí),服務(wù)器系統(tǒng)的故障率相比風(fēng)冷服務(wù)器下降約 53%,幫助阿里巴巴有效降低數(shù)據(jù)中心總體擁有成本。
??同時(shí),寧暢首席技術(shù)官趙雷介紹,寧暢通過(guò)與英特爾的合作,進(jìn)一步改善了冷板式液冷設(shè)計(jì)中的漏液檢測(cè)、材料兼容性、生產(chǎn)工藝等核心技術(shù)要點(diǎn),并在浸沒(méi)式液冷中的安裝運(yùn)維、液體揮發(fā)與滲漏、材料兼容性等難點(diǎn)問(wèn)題上實(shí)現(xiàn)突破。目前,基于英特爾下一代平臺(tái)的浸沒(méi)式液冷服務(wù)器研發(fā)進(jìn)展順利,現(xiàn)已與數(shù)個(gè)行業(yè)頭部客戶對(duì)接。
??而新華三則直接參與了眾多液冷數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。新華三服務(wù)器產(chǎn)品線系統(tǒng)部總監(jiān)鄭國(guó)良介紹,目前新華三以豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的服務(wù)能力,參與了500多個(gè)數(shù)據(jù)中心的建設(shè),包括大量的液冷數(shù)據(jù)中心機(jī)房;新華三還組建了定制化的團(tuán)隊(duì),創(chuàng)建了液冷研發(fā)實(shí)驗(yàn)室,為客戶提供端到端的液冷解決方案。
??“液冷整體解決方案是基于我們板式液冷和浸沒(méi)式液冷,再配合我們整套液冷機(jī)柜系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心解決方案,打造的一個(gè)綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)?!编崌?guó)良說(shuō)道:“雖然液冷環(huán)境是一個(gè)跨專業(yè)的領(lǐng)域,但新華三憑借強(qiáng)大技術(shù)能力,確保液冷整套解決方案完整的落地?!?/p>
??推動(dòng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共建
??在液冷技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí),一些行業(yè)痛點(diǎn)也開始顯現(xiàn)。王飛表示,雖然國(guó)家政策對(duì) PUE 要求非常嚴(yán)格,無(wú)論可循環(huán)經(jīng)濟(jì)、模塊化設(shè)計(jì)還是液冷技術(shù),都面臨缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵問(wèn)題。缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況下,相似的服務(wù)器設(shè)計(jì)它的碳排放設(shè)計(jì)可能相差非常遠(yuǎn)。
??因此,在今年的2022英特爾中國(guó)數(shù)據(jù)中心合作伙伴技術(shù)峰會(huì)上,英特爾針對(duì)當(dāng)前冷板液冷技術(shù)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一這一市場(chǎng)痛點(diǎn),與產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同打造出《綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實(shí)踐——冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考》。該參考設(shè)計(jì)通過(guò)面向更廣泛的產(chǎn)業(yè)伙伴展現(xiàn)冷板液冷技術(shù)關(guān)鍵部件的研究進(jìn)展,來(lái)共同促其標(biāo)準(zhǔn)化,進(jìn)而降低設(shè)計(jì)與使用成本,推動(dòng)建立并完善冷板液冷的生態(tài)系統(tǒng),是產(chǎn)業(yè)伙伴緊密合作、聯(lián)合創(chuàng)新的重要成果。
??此外,英特爾發(fā)起成立的綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)創(chuàng)新論壇,集合了20家ICT產(chǎn)業(yè)上下游廠商,橫跨多個(gè)領(lǐng)域,覆蓋整個(gè)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈。該論壇的成立,旨在通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)合作,加速數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)模式的綠色轉(zhuǎn)型,推動(dòng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展,支撐數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、碳中和計(jì)算,實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的“雙碳”目標(biāo)。
??王飛認(rèn)為,目前數(shù)據(jù)中心行業(yè)還是以風(fēng)冷技術(shù)應(yīng)用為主,液冷沒(méi)有普及的原因是多方面的,包括技術(shù)難度、成本偏高、缺乏標(biāo)準(zhǔn)化,還有腐蝕、漏液等安全方面的顧慮。
??如今隨著液冷技術(shù)的成熟、大量案例的成功、芯片功耗的提高、國(guó)家PUE要求的嚴(yán)苛,推廣液冷技術(shù)應(yīng)用落地正當(dāng)時(shí),英特爾也適時(shí)提出了液冷設(shè)計(jì)參考。
??目前寧暢與英特爾一起研發(fā)針對(duì)未來(lái)行業(yè)發(fā)展的新產(chǎn)品,包括更新一代至強(qiáng)處理器產(chǎn)品和浸沒(méi)式液冷產(chǎn)品設(shè)計(jì),趙雷表示:“浸沒(méi)式液冷可以進(jìn)一步的降低整體系統(tǒng)的一個(gè)PUE的值,并且可以給芯片提供更好的一個(gè)解鎖算力的能力。”
??綠色發(fā)展機(jī)遇顯現(xiàn)
??在“東數(shù)西算”和“雙碳”戰(zhàn)略下,以綠色節(jié)能為中心,數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域出現(xiàn)新需求,推動(dòng)包括散熱、制冷、節(jié)能技術(shù)的發(fā)展,有機(jī)會(huì)進(jìn)一步形成新產(chǎn)業(yè)鏈。綠色發(fā)展機(jī)遇開始顯現(xiàn)。但很顯然,數(shù)據(jù)中心“綠色化”概念,并非個(gè)體的單打獨(dú)斗,而是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的孵化。
??在王飛看來(lái),如何把產(chǎn)品和解決方案做好,在時(shí)間上十分緊迫?!拔覀儼旬a(chǎn)品線擴(kuò)大,增加P核和E核,這也是針對(duì)東數(shù)西算的一個(gè)比較好的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)東數(shù)西算項(xiàng)目的落地,意味著數(shù)據(jù)密集型的數(shù)據(jù)中心將在西部建成,這里的業(yè)務(wù)要求是不太一樣的,效率是更高的一個(gè)著眼點(diǎn),吞吐量也是著眼點(diǎn),所以P核和E核組合,總有一款是適合客戶的一些工作負(fù)載的需求。所以總體來(lái)說(shuō),東數(shù)西算是大家一個(gè)更好的機(jī)會(huì),只是這個(gè)緊迫感更高一點(diǎn)?!?/p>
??同時(shí),在西部地區(qū)數(shù)據(jù)中心建設(shè)中服務(wù)器的采購(gòu),以及綠色能源使用的商機(jī),這也是再過(guò)去沒(méi)有的。
??王飛介紹,英特爾數(shù)據(jù)中心部門已積累了多年液冷技術(shù)發(fā)展經(jīng)驗(yàn),包括參考設(shè)計(jì)和廠商合作案例,并在中國(guó)組建了散熱技術(shù)專家的團(tuán)隊(duì)。
??在鄭國(guó)良看來(lái),面對(duì)東數(shù)西算,新華三以及開始新一輪的業(yè)務(wù)布局:“整個(gè)東數(shù)西算來(lái)看,對(duì)于我們來(lái)說(shuō),是一個(gè)需求,也是一個(gè)機(jī)遇,我們會(huì)加大這一方面的投入,包括對(duì)節(jié)能技術(shù)的投入和低功耗技術(shù)的投入?!保ㄓ浾?李文瑤)