数据中心节能减排提速:液冷技术走向商业应用

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【科技环球网报道 记者 张明宇】在宁畅内部,第三代至强可扩展处理器正在推动液冷技术迈入商业化应用阶段,从实验研究走向大规模生产。宁畅首席技术官赵雷向媒体阐述:“液冷技术正从科研实验室步入商业实践,从小范围验证转向大范围实施。”

当前,全球对节能减排的需求日益增长。今年二月,中国“东数西算”工程正式启动,旨在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等八个地区构建算力网络国家枢纽节点,设立十个国家数据中心集群。值得注意的是,为了促进数据中心高效运行,该工程提出三大方向:绿色节能、算力调度和安全保障。

绿色发展成为首要任务。数据中心在提升效率的同时,如何采用更先进的技术减少能源消耗,成为各大企业关注的重点和亟待解决的问题。

节能减排成为行业必备

在近期举办的第五届世界5G大会Tech-Talk2022前瞻论坛上,国家信息中心信息化和产业发展部主任单志广指出,截至2022年底,国家数据中心集群新开工项目共25个,总投资额超过1900亿元。其中,西部地区的投资额较去年同期增长6倍,显示出向西部转移的良好趋势。

数据中心建设提速的同时,节能减排的要求也在不断提升。2021年12月,国家发布《推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展的实施方案》,目标是到2025年,国家枢纽节点的功率使用效率(PUE)降至1.25以下,绿色低碳等级达到4A级以上。同年6月,工业和信息化部等六部门联合发布《工业能效提升行动计划》,规定到2025年,新建大型、超大型数据中心PUE需低于1.3。

PUE解析:衡量能效的指标

PUE(Power Usage Effectiveness)是评估数据中心能源效率的关键指标,通过计算总能耗与IT设备能耗的比例得出。总能耗涵盖了IT设备和制冷、配电等辅助系统的能耗,PUE数值越接近1,表明非IT设备的能耗越低,能效水平越高。

英特尔的挑战与行动

英特尔数据中心平台技术与架构部中国区总经理王飞表示,到2025年,预计有50亿个CPU核心投入运营,算力的发展驱动着数据中心、数据经济和全球经济的增长。预计到2030年,数据中心将消耗全球3%-6%的电能,因此,节能减排已成为英特尔面临的新挑战。

液冷技术的兴起与应用

中国电子节能技术协会秘书长吕天文在2022数据中心液冷技术研讨会上强调,从政策导向、市场需求和技术成熟度来看,数据中心已进入“液冷时代”。液冷技术通过液体替代空气,将CPU、内存等发热组件的热量带走,实现局部冷却和整体冷却。

液冷技术主要分为冷板式(间接接触)、喷淋式(直接接触)和浸没式(直接接触)三种类型。其中,浸没式液冷因其高能效、高密度、高可用性和高可靠性,成为主流趋势。根据赛迪数据预测,浸没式液冷市场占比将从2019年的不足20%增长至2025年的40%以上。

行业共识与企业布局

推动数据中心向液冷技术发展已成为行业共识。赵雷认为,风冷技术的极限值约为300W-350W,随着CPU功耗的增加,液冷技术的发展已成为行业进步的关键推动力。郑国良也持有类似看法,指出在“东数西算”项目实施后,对数据中心PUE的要求更加明确,液冷技术需求显著增强。

企业已开始积极布局液冷技术。阿里云自2016年起大规模部署液冷技术,其优势在于极高的散热效率,但服务器硬件对侵入式液冷的兼容性成为技术落地的主要障碍。英特尔与阿里巴巴深度合作,针对材料兼容性、电气信号完整性、芯片散热特性、服务器系统散热特性、服务器及机柜结构设计等方面进行研究,成功突破关键问题,使液冷服务器在阿里巴巴数据中心实现大规模部署,有效降低了电能消耗和服务器故障率。

宁畅首席技术官赵雷介绍,宁畅与英特尔合作,解决了冷板式液冷设计中的漏液检测、材料兼容性、生产工艺等关键技术问题,并在浸没式液冷的安装运维、液体挥发与渗漏、材料兼容性等领域取得突破。基于英特尔下一代平台的浸没式液冷服务器研发进展顺利,已与多个行业领军企业进行了对接。

新华三服务器产品线系统部总监郑国良表示,新华三参与了数百个数据中心的建设,包括大量液冷数据中心机房,并组建了专门团队,创建了液冷研发实验室,为客户提供全方位的液冷解决方案。

行业标准的构建

在液冷技术快速发展的背景下,行业标准的缺失成为关键问题。王飞指出,尽管国家政策对PUE有严格要求,但在循环经济、模块化设计和液冷技术应用等方面缺乏统一的标准。为解决这一痛点,英特尔在2022年中国数据中心合作伙伴技术峰会上,与产业链上下游伙伴共同推出了《绿色数据中心创新实践——冷板液冷系统设计参考》。这一参考设计旨在展示冷板液冷技术的关键部件研究进展,推动标准化进程,降低设计和使用成本,完善冷板液冷生态系统。

机遇与挑战并存

面对“东数西算”和“双碳”战略,数据中心领域迎来了绿色发展的新机遇。然而,数据中心“绿色化”并非个体努力的结果,而是生态系统共同培育的过程。

王飞强调,产品和服务的创新迫在眉睫。通过扩大产品线,引入P核和E核,以适应东数西算项目的需求,同时考虑到西部地区数据中心对效率、吞吐量的重视,P核和E核的组合为满足不同工作负载提供了更多选择。此外,西部地区数据中心建设和绿色能源利用带来的商机,为企业带来了新的业务机遇。

英特尔数据中心部门已积累了丰富的液冷技术发展经验,并在中国组建了散热技术专家团队。新华三则加大了节能技术和低功耗技术的投入,迎接东数西算带来的新机遇,为数据中心的绿色转型贡献力量。

总结

在“东数西算”和“双碳”战略的推动下,数据中心领域正迎来绿色发展的新阶段。从政策导向到技术创新,从行业共识到企业布局,再到生态系统共建,绿色节能已成为数据中心领域的核心议题。面对节能减排的挑战,企业通过技术创新和合作,推动液冷技术的应用,构建绿色数据中心,为实现数字化基础设施的可持续发展和碳中和目标奠定了坚实基础。

本文来源: 图灵汇 文章作者: 李秋婷
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