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“東數(shù)西算”工程的推進(jìn)和“雙碳”目標(biāo)的驅(qū)動下，更加集約化、綠色化的數(shù)據(jù)中心呼之欲出，液冷技術(shù)成為扛鼎者。
據(jù)賽迪顧問預(yù)測，逐漸增長的數(shù)據(jù)中心算力將推動高功率單機(jī)柜快速普及，預(yù)計2025年全球數(shù)據(jù)中心平均功率提升至25kW，液冷變革勢在必行，數(shù)據(jù)中心也將進(jìn)入“液冷時代”。據(jù)預(yù)測，2025年我國液冷數(shù)據(jù)中心市場滲透率將達(dá)到20%以上。
政策與技術(shù)雙重驅(qū)動，數(shù)據(jù)中心“液冷時代”到來
工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委等七部門聯(lián)合發(fā)布《信息通信行業(yè)綠色低碳發(fā)展行動計劃 (2022-2025 年)》(以下簡稱《行動計劃》)，2025 年，全國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心電能利用效率(PUE)降到 1.3 以下，改建核心機(jī)房PUE降到1.5以下。
根據(jù)“東數(shù)西算”工程要求，內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏四處集群樞紐設(shè)立的數(shù)據(jù)中心集群PUE應(yīng)控制在1.2以內(nèi)；京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝四處集群樞紐設(shè)立的數(shù)據(jù)中心集群PUE則要控制在1.25以下。
除了政策對PUE的嚴(yán)苛要求，數(shù)據(jù)中心在技術(shù)層面也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：
當(dāng)前，芯片功耗與服務(wù)器功耗逐步上升，特別是人工智能需求的通用 GPU 功耗急劇增加，使得單機(jī)柜功率密度正不斷增大。根據(jù)《2021-2022 年度中國數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品市場總報告》，2021 年我國單機(jī)柜功率在10kW以上的數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模增速超過10%，其中 30kW以上增速達(dá) 31%。
如果采用風(fēng)冷散熱方式，通常要把單機(jī)柜功率控制在12kW以內(nèi)，以確保散熱系統(tǒng)能夠為IT設(shè)備提供合適的工作溫度。但是，隨著服務(wù)器單位功耗不斷增大，單機(jī)柜功率15kW基本成為空氣對流散熱能力的天花板，一旦超越這一數(shù)值，處于高溫狀態(tài)工作的 IT 設(shè)備將出現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)、加劇老化甚至頻繁宕機(jī)等后果。
因此，在政策與技術(shù)的雙重驅(qū)動下，高效低碳的液冷技術(shù)不僅是散熱方式的改變，更有可能變革整個數(shù)據(jù)中心生態(tài)。
建成亞洲最大液冷基地，浪潮信息加速推進(jìn)液冷產(chǎn)業(yè)化
為推動液冷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，浪潮信息在2021年建設(shè)了亞洲最大的液冷數(shù)據(jù)中心研發(fā)生產(chǎn)基地，該基地年產(chǎn)能超十萬節(jié)點。日前，浪潮信息舉辦了首個天池液冷產(chǎn)業(yè)基地開放日，展示了液冷智造能力、品控管理體系、液冷解決方案以及在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的進(jìn)展。
浪潮信息服務(wù)器產(chǎn)品線總經(jīng)理趙帥表示，通過天池液冷產(chǎn)業(yè)基地的建設(shè)，浪潮信息形成了以規(guī)劃設(shè)計、產(chǎn)品定制、實施部署、智能運(yùn)維四大關(guān)鍵環(huán)節(jié)為中心的獨(dú)特液冷解決之道，通過全棧液冷產(chǎn)品和解決方案以及端到端的服務(wù)，為客戶提供液冷數(shù)據(jù)中心全生命周期整體解決方案，降低用戶應(yīng)用門檻，從而加速液冷技術(shù)普及。
一組數(shù)字可以展示液冷技術(shù)的實際節(jié)能效應(yīng)：截至目前，采用浪潮信息液冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心累計已節(jié)省1.05億度電能，相當(dāng)于減少1.3萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤消耗、3.5萬噸二氧化碳排放，種植194萬棵樹，可供6.6萬個中國家庭全年用電。
在“All in 液冷”戰(zhàn)略指引下，浪潮信息通過整合研發(fā)、生產(chǎn)、測試、品控、交付等在內(nèi)的全鏈條能力，構(gòu)建了“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”的先進(jìn)智造工廠，實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)、系統(tǒng)化品控、規(guī)?；桓?，并通過持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新加速液冷普惠。
依托天池液冷產(chǎn)業(yè)基地強(qiáng)大的研發(fā)能力，浪潮信息已經(jīng)完成了大量液冷技術(shù)的多次迭代，通過持續(xù)創(chuàng)新不斷提升技術(shù)成熟度。目前，浪潮信息已通過技術(shù)創(chuàng)新，解決了當(dāng)前液冷技術(shù)的多個痛點。
其中，液環(huán)式真空CDU是極具代表性的一項技術(shù)，它是浪潮信息首創(chuàng)的一種液冷系統(tǒng)二次側(cè)均為負(fù)壓的動力單元，由于管路內(nèi)均為負(fù)壓，因此徹底杜絕了漏液隱患。同時，這項技術(shù)創(chuàng)新突破了液冷循環(huán)系統(tǒng)只能采用高壓水泵，才能實現(xiàn)液體循環(huán)流動的“定律”，實現(xiàn)了僅依靠真空泵通過不同傳感器控制多腔室功能切換，即可實現(xiàn)流體的循環(huán)流動，在技術(shù)極簡化同時也實現(xiàn)了可靠性的大幅提升，將有效推動冷板式液冷技術(shù)的普及。
2025年，液冷滲透率有望超過20%
我國液冷當(dāng)前的滲透率還較低。從整體現(xiàn)狀來看，主要是一些創(chuàng)新型的數(shù)據(jù)中心在積極應(yīng)用，東部地區(qū)數(shù)據(jù)中心整體PUE要求較高，液冷使用相對多。此外，不同行業(yè)客戶對于液冷產(chǎn)品與方案具有多樣化需求。
“在國內(nèi)當(dāng)前的應(yīng)用環(huán)境下，沒有最好的液冷，只有最適合用的液冷，這是我們的一個核心理念”， 趙帥談到。
再強(qiáng)的黑科技如果不能走進(jìn)現(xiàn)實，終歸只是科幻情節(jié)。浪潮信息這一務(wù)實的技術(shù)路徑除新建液冷數(shù)據(jù)中心外，也非常適用于大量的老舊數(shù)據(jù)中心，一直以來，改造老舊數(shù)據(jù)中心的一個挑戰(zhàn)就是管井空間不足以實現(xiàn)液冷管路，于是就有了風(fēng)液CDU的出現(xiàn)。在中國西部科技創(chuàng)新港的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用案例中，浪潮信息就是通過300多個風(fēng)液式的節(jié)點，滿足了實際的使用需求。
“中國的液冷發(fā)展會是逐步迭代的過程，到2022、2023年液冷滲透率可能只在5%左右，但是到2025年，我們認(rèn)為會超過20%”，趙帥表示。
基于浪潮信息天池液冷產(chǎn)業(yè)基地一年超10萬節(jié)點的產(chǎn)能，可以滿足2023年左右的業(yè)務(wù)需求。據(jù)透露，浪潮信息一個規(guī)模更大的液冷產(chǎn)業(yè)基地正在籌建中，屆時可以達(dá)到40萬節(jié)點左右，能夠滿足2025年甚至之后更大規(guī)模的發(fā)展需求。
液冷技術(shù)已成熟，產(chǎn)業(yè)化是當(dāng)務(wù)之急
國內(nèi)液冷產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展現(xiàn)狀如何？趙帥表示，液冷技術(shù)本身，及其加工、焊接、產(chǎn)品工藝等已比較成熟?，F(xiàn)在迫在眉睫的是打通產(chǎn)業(yè)鏈的工作，形成可批量化、可復(fù)制化、可規(guī)?；男?yīng)。
浪潮信息在提出“All in液冷”戰(zhàn)略時設(shè)立了一個目標(biāo)，希望在2025年實現(xiàn)“風(fēng)液同價”?！斑@是我們大力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化的一個核心目的，我們一定要實現(xiàn)這個目標(biāo)，這樣才能讓液冷使用門檻越來越低”，趙帥談到。
浪潮信息數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品部副總經(jīng)理李金波表示，推進(jìn)液冷產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵是建立標(biāo)準(zhǔn)，對于液冷部件來說，主要是兩類：一類是設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，要讓所有研究團(tuán)隊通過公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，慢慢形成標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)體系；一類是測試標(biāo)準(zhǔn)，要把原來的設(shè)計準(zhǔn)則在測試環(huán)節(jié)中一一地實現(xiàn)、被行業(yè)所認(rèn)可，這時整體的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范才能打通。
AI服務(wù)器液冷滲透率將更快、更高
對于服務(wù)器處理器來說，摩爾定律已經(jīng)面臨瓶頸，提升性能的同時功耗難免也會增加。而通過液冷技術(shù)，可以讓芯片處于適宜的溫度，長期穩(wěn)定地運(yùn)行。
據(jù)了解，數(shù)據(jù)中心的液冷冷板標(biāo)準(zhǔn)除了覆蓋x86處理器（Intel、AMD），也包括Arm架構(gòu)的CPU。其次，還有針對異構(gòu)加速的冷板標(biāo)準(zhǔn)。
針對火爆的AI服務(wù)器市場，趙帥表示，“短期內(nèi)，AIGC對數(shù)據(jù)中心訓(xùn)練需求是爆炸式的增長。長遠(yuǎn)來看，推理市場也會是爆炸性的增長”。
相比于通用服務(wù)器，AI服務(wù)器功耗更高，單臺服務(wù)器約10千瓦?！艾F(xiàn)在10千瓦的服務(wù)器是6U高，單U要解決1.5千瓦到2千瓦的散熱量，如果單純用風(fēng)冷技術(shù)，需要把服務(wù)器做成10U高，幾乎不可能實現(xiàn)”， 趙帥認(rèn)為，“液冷技術(shù)在AI服務(wù)器的滲透率會更快、更高。”
智能化是未來方向
隨著數(shù)字化的深入發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的智能化成為關(guān)鍵。對于液冷數(shù)據(jù)中心來說，都有哪些智能化的運(yùn)維手段？
趙帥談到，首先是將二次側(cè)和服務(wù)器本身的控制完整地結(jié)合到一起。例如，將BMC的控制下放給CDU，由CDU做服務(wù)器控制，從處理器、服務(wù)器端傳回各種數(shù)據(jù)，在CDU端用很好的流量控制做整體的管控，這是通過技術(shù)一體化能實現(xiàn)的管理一體化。
其次，未來希望把室內(nèi)外一體化的管控和服務(wù)器的管控結(jié)合到一起。伴隨數(shù)字化的發(fā)展，早期是服務(wù)器作為一個獨(dú)立節(jié)點維護(hù)，隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，一個機(jī)柜作為一個節(jié)點去維護(hù)。而隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模越來越大，會不會把整個數(shù)據(jù)中心作為節(jié)點去維護(hù)？這其實是一個發(fā)展方向。
李金波表示，液冷數(shù)據(jù)中心的整體系統(tǒng)是由液體連通的，簡言之就是水經(jīng)過服務(wù)器到外圍的管路，到冷量分配單元CDU，然后再到外面的冷水機(jī)組、冷卻塔等。在這樣一套系統(tǒng)中，通過監(jiān)控連通的液體從內(nèi)部到外部流量、溫度、壓力的變化等，可以將全部液體監(jiān)控起來，從而實現(xiàn)從處理器芯片到數(shù)據(jù)中心環(huán)境的打通。
也就是說，通過把CDU作為核心的控制單元，既能連通服務(wù)器的參數(shù)，又能夠檢測室外天氣的參數(shù)，從而通過這個控制單元對整體系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控。未來，AI也將會被引入智能化運(yùn)維手段中。例如結(jié)合天氣變化與服務(wù)器負(fù)載功耗變化，，提前調(diào)控水溫和水流量等參數(shù)，通過實現(xiàn)提前調(diào)控減少數(shù)據(jù)中心能耗，并防止服務(wù)器超溫報警。
寫在最后
如何高效建設(shè)液冷數(shù)據(jù)中心？這是當(dāng)前全產(chǎn)業(yè)都在探究的方向。如果說浪潮信息將通用服務(wù)器、高密度服務(wù)器、整機(jī)柜服務(wù)器及AI服務(wù)器全面適配液冷的舉措，是打通了算力層面的液冷化基礎(chǔ)。那么，提供覆蓋咨詢、規(guī)劃、生產(chǎn)交付全流程的端到端液冷整體解決方案則是更進(jìn)一步助推了液冷的產(chǎn)業(yè)化。
不過，液冷技術(shù)雖然逐漸趨于成熟且需求看漲，但整個產(chǎn)業(yè)仍處于商業(yè)化的初級階段。正如筆者在浪潮信息天池液冷產(chǎn)業(yè)基地媒體開放日所感受到的：液冷產(chǎn)業(yè)提速，當(dāng)下核心要解決的問題在于標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、產(chǎn)業(yè)鏈整合，從產(chǎn)品技術(shù)、生產(chǎn)組織、品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等產(chǎn)業(yè)要素入手，才能讓液冷技術(shù)走向更多的數(shù)據(jù)中心。
下載ECAD模型
