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“液冷时代”爆发,曙光“黑科技”引领前瞻“新蓝海”

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计算机产业从来都绕不过一个话题,如何解决计算机运行过程中的“副产物”——大量的热。算力越强,产生的热也就越多,当前全球所有的高端计算都采用液冷冷却,但对于大多数的数据中心而言,液冷仍然是一个新鲜事物,此前厂商对于液冷技术更多是探索性质,少见数据中心级别的大规模部署。

无数从业者投身于此,有的人选择把计算机部件耐热度提高,有的人选择用电扇、空调等带走热量,而随着时代的发展,技术的成熟,液冷正逐渐成为一个优选项

在4月26日举办“2022数据中心液冷技术研讨会”上,中国电子节能技术协会秘书长吕天文表示, “无论从政策角度、市场需求还是技术成熟度来讲,均标志着数据中心进入‘液冷时代’。”

数据中心产业正在发生哪些内外变化,又将如何迎头赶上这场新一轮液冷变革?

液冷时代已来

早在上世纪80年代,液冷技术已经诞生并有一些应用,经过漫长的发展变得更加成熟可靠,同时期风冷技术也在不断发展,并且凭借成本和便捷性等优势,成为数据中心的主要散热方式,而当时代背景有所变化,液冷重新站到舞台中央。

从政策角度,国家发改委等多部门制定相关政策并提出,全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到1.3以下,国家枢纽节点进一步降到1.25以下,同时,“东数西算”进一步推动了数据中心绿色化趋势。放眼全球也是如此,碳中和和碳达峰战略在全球主要国家落地,数据中心作为能源消耗和碳排放大户,采用更绿色先进的液冷技术有战略意义。

从市场需求角度,主流芯片功耗不断增长,单机柜功率从90年代的1KW,升至如今的10KW,视频、大数据和人工智能等新业务层出不穷,对算力的需求进一步加大,容纳数万台甚至数十万台服务器的大型数据中心也在增加,对现有冷却方式提出了严峻挑战。

”服务器功率密度越来越大,能耗也越来越高。从90年代1KW,到2000年左右的2KW,一路骤增到10KW,现在还有一些30KW甚至70KW的单机柜,能耗呈几何级数的增长。根据SATresearch统计,2020年数据中心能耗已经超过了1660亿千瓦时”,吕天文说道,这对数据中心冷却技术更新换代产生了极大的推动力。

从技术成熟度来看,我国数字基础设施排在全球前列,与之相应地,液冷技术的发展也处于第一梯队,大规模互联网应用的普及,为底层基础设施和技术塑造了良好的先决条件。

曙光数创副总裁 姚勇

曙光数创副总裁姚勇指出,“从每平米减热的能力、易维护性、节能效果和产业链成熟度,风冷已经慢慢不能适用于现在的要求,新兴的冷板式液冷、浸没液冷逐渐踏上舞台,产业链也在向液冷方向发展。”

曙光液冷之路

曙光涉足到液冷技术领域较早,引领着液冷技术的发展,目前曙光是国内液冷领域技术最先进、部署最多、应用最久、产品最成熟、经验最丰富的厂商。

据了解,曙光液冷技术发展有三个关键时间点,2011年,曙光开始投入液冷研发;2015年,曙光第一批商用冷板式液冷设备上线,目前已经有客户做液冷服务器的第二代更迭;2018年,第一套商用化浸没液冷设备开始部署,此后曙光也广泛推动了更多行业领域开始应用液冷技术。

如前所述,液冷技术主要分为间接冷却直接冷却,前者俗称冷板式液冷,将水冷板贴服在CPU表面,通过金属传导将CPU热量传导到冷板中的冷媒,经过液体的循环带走热量;后者是将CPU以及内存等发热部件直接泡在冷媒当中,通过冷媒直接接触热源,发生相变将这个热量带走。

据了解,根据曙光数据,传统风冷的PUE值多在1.5以上,其浸没相变液冷技术,可将PUE最低降至1.04,这已是目前全国最低。

液冷技术牵一发而动全身,对数据中心的设计、选址、建设、交付和运维都有所影响,例如液冷数据中心设计无需考虑制冷冷机和末端空调,选址上可以就近业务所在地,液冷数据中心的政策友好度高,运维也较为方便,不过交付方面对管道、线材等有一些额外要求。

曙光站在数据中心全局视角,审视液冷技术带来的影响,并且有针对性地做出了应对。

姚勇表示,曙光倾向于提供全生命周期的数据中心解决方案,从最早数据中心的规划设计,到系统设计、工程建设、运维服务到能耗管理,包括数据中心内部涉及IT的硬件、IT的软件,到基础设施的电气、暖通、弱电、消防等等专业,曙光都有所涵盖。

据统计,若全国50%新建数据中心采用相变液冷技术,每年可省450亿度电减排3000万吨二氧化碳。液冷技术的兴起为数据中心节能降耗带来了无限可能,液冷技术不仅能够满足数据中心高密度低能耗的发展需求,还将驱动数据中心内的各种配置和部件进行优化和创新,带来一场持续性的优化改革。

“液冷”技术将成大算力时代标配

数字经济建立在计算力基础之上,算力就是数字经济时代的生产力,数据中心就是新生产力的发动机。相关研究报告指出,计算力指数平均每提高1个百分点,数字经济和GDP将分别增长3.3‰和1.8‰。

而从另一维度观测,2020年我国数据中心耗电量已逾2000亿千瓦时,约占全社会用电量2%,电能利用率(PUE)高达1.49;二氧化碳排放量约1.35亿吨,碳排放强度(CUE)为0.82,约占全国二氧化碳排放量的1.14%,并且各行各业对数据中心的需求保持高增长态势。

大算力时代,液冷技术成为关键之匙、破局之法。以“东数西算”成渝枢纽节点内的曙光承建的西部(重庆)科学城先进数据中心为例,该数据中心采用了浸没液冷技术、余热回收、绿色建筑、清洁能源(光伏)等多种相关技术,真正做到了从能源的使用、机架的合理选用、到散热的合理规划、机房设计、布局和使用等多方面的合理布局,全面提高机房散热效率,降低机房的整体能耗,最终达到节能减排的目标。

西部(重庆)科学城先进数据中心运营中心主任谢华表示,采用了节能技术之后,项目年均PUE可达到1.144,年节省用电约为14624.8 MWh,年节省标准煤4870 吨,年减少二氧化碳排放13149吨。

另外,由于采用了浸没液冷服务器,在同等规模的情况下,机柜数量、机房面积、支持区面积均大幅度减少。据了解,曙光已将这项技术应用于全国二十多个城市的数据中心,覆盖科研、金融、教育、医疗、人工智能等多个行业。

一个呼之欲出的大算力时代,呼唤液冷技术的全面普及,数据中心产业绿色化、集约化发展已成为必然趋势,曙光浸没液冷技术基于多项技术优势与发展潜力,将迎来快速发展的机遇期,推进中国数字经济的长久繁荣。

来源:DTValue


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