液冷技術(shù)讓數(shù)據(jù)中心降溫又降碳 |
2023年07月04日 09時40分 人民網(wǎng) |
中國國際消費電子博覽會上展出的曙光異構(gòu)智能液冷計算機演示模型。 在5G等新技術(shù)的快速普及下,數(shù)據(jù)中心已成為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和重要支撐,數(shù)據(jù)中心的建設(shè)規(guī)模和數(shù)量快速增長,龐大的設(shè)施體量以及日益增長的算力需求使得傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)已無法滿足數(shù)據(jù)中心日益增長的散熱需求,液冷幾乎成為未來新型數(shù)據(jù)中心建設(shè)的“唯一選擇”。 6月28日,中國移動董事長楊杰在上海世界移動通信大會上指出,中國移動既是技術(shù)發(fā)展的推動者,也是產(chǎn)業(yè)合作的受益者,為推動算力在物理空間、邏輯空間、異構(gòu)空間及多主體間融通發(fā)展,中國移動正開創(chuàng)性地部署算力網(wǎng)絡(luò),建設(shè)新型智算中心,努力為用戶提供方便快捷、即取即用的算力服務(wù)。 算力需求井噴,數(shù)據(jù)中心作為承載數(shù)據(jù)的關(guān)鍵,為我國數(shù)字經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展提供了核心驅(qū)動力,而促進數(shù)據(jù)中心的綠色低碳和可持續(xù)發(fā)展也已成為“不可逆”的大趨勢。液冷技術(shù)憑借其在制冷方面節(jié)能降碳的突出優(yōu)勢,成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的重要選擇。中國移動、中國電信、中國聯(lián)通在此前發(fā)布的《電信運營商液冷技術(shù)白皮書》(以下簡稱《白皮書》)中倡議,業(yè)界應(yīng)攜手解決當(dāng)前液冷技術(shù)和產(chǎn)品接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不夠完善、原創(chuàng)技術(shù)不夠成熟、產(chǎn)業(yè)生態(tài)不夠健全等系列問題。隨著我國數(shù)字經(jīng)濟轉(zhuǎn)向深化應(yīng)用、規(guī)范發(fā)展、普惠共享的新階段,電信運營商將逐漸成為液冷生態(tài)的主導(dǎo)者、設(shè)計者、構(gòu)筑者,推進液冷產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐漸成熟。 數(shù)據(jù)中心進入“液冷時代” 如聯(lián)想集團副總裁、中國區(qū)首席市場官王傳東所言,數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)流動、接收、處理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)的“中樞大腦”,傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)已無法滿足數(shù)據(jù)中心日益增長的散熱需求。 中國移動計劃建設(shè)部副總經(jīng)理商亮指出,在5G等新技術(shù)的快速普及下,數(shù)據(jù)中心已成為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和重要支撐,在技術(shù)、政策、需求等多重力量推動下,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心正加速與網(wǎng)絡(luò)、云計算融合發(fā)展,向新型數(shù)據(jù)中心演進。 華為數(shù)據(jù)中心集成解決方案首席專家遲九虹強調(diào),數(shù)據(jù)中心機架年均增速超過30%,已成為賦能千行百業(yè)的重要“數(shù)字底座”。 以“東數(shù)西算”工程正式啟動為標(biāo)志,數(shù)據(jù)中心的建設(shè)規(guī)模和數(shù)量快速增長,龐大的設(shè)施體量以及日益增長的算力需求,使得液冷幾乎成為未來新型數(shù)據(jù)中心建設(shè)的“唯一選擇”。 2008年,IBM發(fā)布液冷超級計算機Power575,液冷技術(shù)初登場。2012年,聯(lián)想發(fā)布溫水水冷技術(shù)。在今年的上海世界移動通信大會上展示的第6代溫水水冷技術(shù),已實現(xiàn)了對中央處理器、圖形處理器、內(nèi)存以及電源等關(guān)鍵部件的全水冷散熱設(shè)計。 雖然液冷技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了近20年,但產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的“拐點”卻出現(xiàn)在最近兩三年。我國雖然起步稍晚,但發(fā)展進程基本與世界同步。 2011年,中科曙光率先開始了服務(wù)器液冷技術(shù)研究;2013年推出了首臺冷板式液冷服務(wù)器原理機和首臺浸沒式液冷原理驗證機,2019年實現(xiàn)了全球首個刀片式相變浸沒液冷技術(shù)大規(guī)模部署。 根據(jù)賽迪顧問的預(yù)測,逐漸增長的數(shù)據(jù)中心算力將推動高功率單機柜快速普及,預(yù)計2025年全球數(shù)據(jù)中心平均功率提升至25千瓦,液冷變革勢在必行,數(shù)據(jù)中心也將進入“液冷時代”,預(yù)計2025年中國液冷數(shù)據(jù)中心的市場滲透率將達到20%以上。 液冷技術(shù)有多條發(fā)展路線 數(shù)據(jù)中心是“數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)動機”,也是能耗居高不下的“電老虎”。以功率密度為2.5千瓦的標(biāo)準(zhǔn)機架計算,機架規(guī)模在10000以上的超大型數(shù)據(jù)中心,每年的耗電量為億度級別,其中因散熱而消耗的電量占據(jù)了很大比例。相較于傳統(tǒng)的風(fēng)冷系統(tǒng),液冷技術(shù)的出現(xiàn)從根本上改善了主設(shè)備的散熱形式,更能滿足高密機柜芯片級精確制冷,具有更節(jié)能、更節(jié)地、噪聲低等優(yōu)點。 按照《白皮書》的梳理,國內(nèi)目前主要的液冷技術(shù)路線分別為冷板式、浸沒式和噴淋式。 冷板式液冷是指采用液體作為傳熱工質(zhì)在冷板內(nèi)部流道流動,通過熱傳遞對熱源實現(xiàn)冷卻的非接觸液體冷卻技術(shù)。在冷板式液冷系統(tǒng)中,服務(wù)器芯片等發(fā)熱器件不直接接觸液體,而是通過裝配在需要冷卻的電子元器件上的冷板進行散熱。浪潮信息數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品部副總經(jīng)理李金波指出,冷板式液冷利用冷板中流動的冷卻液進行非接觸式散熱,對現(xiàn)有服務(wù)器芯片組件及附屬部件改動量小,是目前應(yīng)用較早且技術(shù)成熟度較高的一種液冷散熱方案。 浸沒式液冷是將服務(wù)器完全浸入冷卻液中,全部發(fā)熱元件熱量直接傳遞給冷卻液,再通過冷卻液循環(huán)流動或蒸發(fā)冷凝相變進行散熱。其中,冷卻液循環(huán)流動的方式為單相浸沒式液冷,冷卻液蒸發(fā)冷凝相變的方式為相變浸沒式液冷,相變浸沒式液冷控制更復(fù)雜、要求更高。 浸沒式液冷相對創(chuàng)新性較強,但驗證性不足。單向浸沒式液冷的冷卻液流速會非常慢,相變浸沒式液冷則會存在氣和液的承壓問題,在技術(shù)的可靠性方面仍需要驗證。此外,浸沒式液冷使用的冷卻液不導(dǎo)電,但仍需要對冷卻液做持續(xù)的干燥處理。 噴淋式液冷則是用冷卻液直接噴淋芯片等發(fā)熱單元,通過對流換熱進行散熱,一般不需要對數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施進行大幅度改動。 液冷技術(shù)產(chǎn)業(yè)化任重道遠(yuǎn) 數(shù)據(jù)中心液冷市場創(chuàng)新極為活躍,關(guān)于浸沒式、冷板式、噴淋式等多種液冷技術(shù)孰優(yōu)孰劣的討論此起彼伏。雖有“路線之爭”,但無論選擇哪種技術(shù)路線,成本仍是橫在液冷技術(shù)普惠面前的攔路虎,據(jù)業(yè)界測算,目前液冷數(shù)據(jù)中心的初期建設(shè)成本比風(fēng)冷要高出10%左右,需要1.5年才可實現(xiàn)總擁有成本與投資回報的平衡。 此外,《白皮書》還指出,當(dāng)前液冷技術(shù)存在生態(tài)不完善等問題。各家產(chǎn)品形態(tài)各異,產(chǎn)品規(guī)范化程度較低,難以標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?;茝V應(yīng)用。 談及當(dāng)前液冷技術(shù)產(chǎn)業(yè)化所面臨的挑戰(zhàn),浪潮信息服務(wù)器產(chǎn)品線總經(jīng)理趙帥特別指出,液冷技術(shù)非常復(fù)雜,涉及液冷數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)架構(gòu)層、液冷部件及接口層、液冷基礎(chǔ)設(shè)施層(液冷機柜、組件、換熱設(shè)備、室外集成冷源等)、液冷監(jiān)控系統(tǒng)層等多方面,產(chǎn)業(yè)鏈各企業(yè)技術(shù)路徑多種多樣,產(chǎn)品規(guī)格千差萬別,想要對液冷技術(shù)進行標(biāo)準(zhǔn)化適配和部署的難度很大。 一個現(xiàn)實的問題是,液冷技術(shù)雖然誕生較早,但此前一直處于小規(guī)模部署階段,眾多鏈條企業(yè)尚依靠“作坊式生產(chǎn)”的方式完成產(chǎn)品及服務(wù)交付,難以形成規(guī)范化、規(guī)模化發(fā)展態(tài)勢。 趙帥說:“業(yè)界積極擁抱液冷,對液冷轉(zhuǎn)換的條件提出了更高的要求,液冷產(chǎn)業(yè)化推進變得至關(guān)重要,需要具備高度資源整合能力的鏈主企業(yè)牽頭推進,產(chǎn)業(yè)生態(tài)才能有序發(fā)展?!?/p> 為此,浪潮信息投資建設(shè)了天池液冷基地,其核心目標(biāo)是打通整個產(chǎn)業(yè)鏈,讓液冷的生產(chǎn)制造從過去的“單兵作戰(zhàn)”轉(zhuǎn)變?yōu)榭膳炕?、可?fù)制化、可規(guī)模化的生產(chǎn)方式,最終在2025年實現(xiàn)“風(fēng)液同價”。如今,年產(chǎn)能超10萬臺的天池液冷基地已是亞洲最大的液冷基地,為液冷產(chǎn)業(yè)提產(chǎn)能、擴規(guī)模打造了成功的樣板。 前有液冷制造領(lǐng)域的“燈塔工廠”牽引,后有電信運營商集體入局,液冷行業(yè)良性發(fā)展已有目標(biāo)可循。按照《白皮書》給出的三年愿景:2023年開展技術(shù)驗證;2024年開展規(guī)模測試,新建項目10%規(guī)模試點液冷技術(shù);2025年開展規(guī)模應(yīng)用,50%以上項目應(yīng)用液冷技術(shù),推進形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、生態(tài)完善、成本最優(yōu)、規(guī)模應(yīng)用的高質(zhì)量發(fā)展格局。(劉 艷) (責(zé)任編輯:蔡文斌) |
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