計算機(jī)產(chǎn)業(yè)從來都繞不過一個話題，如何解決計算機(jī)運(yùn)行過程中的“副產(chǎn)物”——大量的熱。算力越強(qiáng)，產(chǎn)生的熱也就越多，當(dāng)前全球所有的高端計算都采用液冷冷卻，但對于大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心而言，液冷仍然是一個新鮮事物，此前廠商對于液冷技術(shù)更多是探索性質(zhì)，少見數(shù)據(jù)中心級別的大規(guī)模部署。
無數(shù)從業(yè)者投身于此，有的人選擇把計算機(jī)部件耐熱度提高，有的人選擇用電扇、空調(diào)等帶走熱量，而隨著時代的發(fā)展，技術(shù)的成熟，液冷正逐漸成為一個優(yōu)選項。
在4月26日舉辦“2022數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)研討會”上，中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會秘書長呂天文表示， “無論從政策角度、市場需求還是技術(shù)成熟度來講，均標(biāo)志著數(shù)據(jù)中心進(jìn)入‘液冷時代’。”
數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生哪些內(nèi)外變化，又將如何迎頭趕上這場新一輪液冷變革？
液冷時代已來
早在上世紀(jì)80年代，液冷技術(shù)已經(jīng)誕生并有一些應(yīng)用，經(jīng)過漫長的發(fā)展變得更加成熟可靠，同時期風(fēng)冷技術(shù)也在不斷發(fā)展，并且憑借成本和便捷性等優(yōu)勢，成為數(shù)據(jù)中心的主要散熱方式，而當(dāng)時代背景有所變化，液冷重新站到舞臺中央。
從政策角度，國家發(fā)改委等多部門制定相關(guān)政策并提出，全國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心平均電能利用效率降到1.3以下，國家樞紐節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步降到1.25以下，同時，“東數(shù)西算”進(jìn)一步推動了數(shù)據(jù)中心綠色化趨勢。放眼全球也是如此，碳中和和碳達(dá)峰戰(zhàn)略在全球主要國家落地，數(shù)據(jù)中心作為能源消耗和碳排放大戶，采用更綠色先進(jìn)的液冷技術(shù)有戰(zhàn)略意義。
從市場需求角度，主流芯片功耗不斷增長，單機(jī)柜功率從90年代的1KW，升至如今的10KW，視頻、大數(shù)據(jù)和人工智能等新業(yè)務(wù)層出不窮，對算力的需求進(jìn)一步加大，容納數(shù)萬臺甚至數(shù)十萬臺服務(wù)器的大型數(shù)據(jù)中心也在增加，對現(xiàn)有冷卻方式提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
”服務(wù)器功率密度越來越大，能耗也越來越高。從90年代1KW，到2000年左右的2KW，一路驟增到10KW，現(xiàn)在還有一些30KW甚至70KW的單機(jī)柜，能耗呈幾何級數(shù)的增長。根據(jù)SATresearch統(tǒng)計，2020年數(shù)據(jù)中心能耗已經(jīng)超過了1660億千瓦時”，呂天文說道，這對數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)更新?lián)Q代產(chǎn)生了極大的推動力。
從技術(shù)成熟度來看，我國數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施排在全球前列，與之相應(yīng)地，液冷技術(shù)的發(fā)展也處于第一梯隊，大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，為底層基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)塑造了良好的先決條件。
曙光數(shù)創(chuàng)副總裁 姚勇
曙光數(shù)創(chuàng)副總裁姚勇指出，“從每平米減熱的能力、易維護(hù)性、節(jié)能效果和產(chǎn)業(yè)鏈成熟度，風(fēng)冷已經(jīng)慢慢不能適用于現(xiàn)在的要求，新興的冷板式液冷、浸沒液冷逐漸踏上舞臺，產(chǎn)業(yè)鏈也在向液冷方向發(fā)展?！?/p>
曙光液冷之路
曙光涉足到液冷技術(shù)領(lǐng)域較早，引領(lǐng)著液冷技術(shù)的發(fā)展，目前曙光是國內(nèi)液冷領(lǐng)域技術(shù)最先進(jìn)、部署最多、應(yīng)用最久、產(chǎn)品最成熟、經(jīng)驗最豐富的廠商。
據(jù)了解，曙光液冷技術(shù)發(fā)展有三個關(guān)鍵時間點(diǎn)，2011年，曙光開始投入液冷研發(fā)；2015年，曙光第一批商用冷板式液冷設(shè)備上線，目前已經(jīng)有客戶做液冷服務(wù)器的第二代更迭；2018年，第一套商用化浸沒液冷設(shè)備開始部署，此后曙光也廣泛推動了更多行業(yè)領(lǐng)域開始應(yīng)用液冷技術(shù)。
如前所述，液冷技術(shù)主要分為間接冷卻和直接冷卻，前者俗稱冷板式液冷，將水冷板貼服在CPU表面，通過金屬傳導(dǎo)將CPU熱量傳導(dǎo)到冷板中的冷媒，經(jīng)過液體的循環(huán)帶走熱量；后者是將CPU以及內(nèi)存等發(fā)熱部件直接泡在冷媒當(dāng)中，通過冷媒直接接觸熱源，發(fā)生相變將這個熱量帶走。
據(jù)了解，根據(jù)曙光數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)風(fēng)冷的PUE值多在1.5以上，其浸沒相變液冷技術(shù)，可將PUE最低降至1.04，這已是目前全國最低。
液冷技術(shù)牽一發(fā)而動全身，對數(shù)據(jù)中心的設(shè)計、選址、建設(shè)、交付和運(yùn)維都有所影響，例如液冷數(shù)據(jù)中心設(shè)計無需考慮制冷冷機(jī)和末端空調(diào)，選址上可以就近業(yè)務(wù)所在地，液冷數(shù)據(jù)中心的政策友好度高，運(yùn)維也較為方便，不過交付方面對管道、線材等有一些額外要求。
曙光站在數(shù)據(jù)中心全局視角，審視液冷技術(shù)帶來的影響，并且有針對性地做出了應(yīng)對。
姚勇表示，曙光傾向于提供全生命周期的數(shù)據(jù)中心解決方案，從最早數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃設(shè)計，到系統(tǒng)設(shè)計、工程建設(shè)、運(yùn)維服務(wù)到能耗管理，包括數(shù)據(jù)中心內(nèi)部涉及IT的硬件、IT的軟件，到基礎(chǔ)設(shè)施的電氣、暖通、弱電、消防等等專業(yè)，曙光都有所涵蓋。
據(jù)統(tǒng)計，若全國50%新建數(shù)據(jù)中心采用相變液冷技術(shù)，每年可省450億度電，減排3000萬噸二氧化碳。液冷技術(shù)的興起為數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗帶來了無限可能，液冷技術(shù)不僅能夠滿足數(shù)據(jù)中心高密度、低能耗的發(fā)展需求，還將驅(qū)動數(shù)據(jù)中心內(nèi)的各種配置和部件進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，帶來一場持續(xù)性的優(yōu)化改革。
“液冷”技術(shù)將成大算力時代標(biāo)配
數(shù)字經(jīng)濟(jì)建立在計算力基礎(chǔ)之上，算力就是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代的生產(chǎn)力，數(shù)據(jù)中心就是新生產(chǎn)力的發(fā)動機(jī)。相關(guān)研究報告指出，計算力指數(shù)平均每提高1個百分點(diǎn)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)和GDP將分別增長3.3‰和1.8‰。
而從另一維度觀測，2020年我國數(shù)據(jù)中心耗電量已逾2000億千瓦時，約占全社會用電量2％，電能利用率（PUE）高達(dá)1.49；二氧化碳排放量約1.35億噸，碳排放強(qiáng)度（CUE）為0.82，約占全國二氧化碳排放量的1.14%，并且各行各業(yè)對數(shù)據(jù)中心的需求保持高增長態(tài)勢。
大算力時代，液冷技術(shù)成為關(guān)鍵之匙、破局之法。以“東數(shù)西算”成渝樞紐節(jié)點(diǎn)內(nèi)的曙光承建的西部（重慶）科學(xué)城先進(jìn)數(shù)據(jù)中心為例，該數(shù)據(jù)中心采用了浸沒液冷技術(shù)、余熱回收、綠色建筑、清潔能源（光伏）等多種相關(guān)技術(shù)，真正做到了從能源的使用、機(jī)架的合理選用、到散熱的合理規(guī)劃、機(jī)房設(shè)計、布局和使用等多方面的合理布局，全面提高機(jī)房散熱效率，降低機(jī)房的整體能耗，最終達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。
西部（重慶）科學(xué)城先進(jìn)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營中心主任謝華表示，采用了節(jié)能技術(shù)之后，項目年均PUE可達(dá)到1.144，年節(jié)省用電約為14624.8 MWh，年節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤4870 噸，年減少二氧化碳排放13149噸。
另外，由于采用了浸沒液冷服務(wù)器，在同等規(guī)模的情況下，機(jī)柜數(shù)量、機(jī)房面積、支持區(qū)面積均大幅度減少。據(jù)了解，曙光已將這項技術(shù)應(yīng)用于全國二十多個城市的數(shù)據(jù)中心，覆蓋科研、金融、教育、醫(yī)療、人工智能等多個行業(yè)。
一個呼之欲出的大算力時代，呼喚液冷技術(shù)的全面普及，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色化、集約化發(fā)展已成為必然趨勢，曙光浸沒液冷技術(shù)基于多項技術(shù)優(yōu)勢與發(fā)展?jié)摿?，將迎來快速發(fā)展的機(jī)遇期，推進(jìn)中國數(shù)字經(jīng)濟(jì)的長久繁榮。
來源：DTValue
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