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液冷将开启数据中心节能减排的下一次变革

来源:双登蓄电池 发布时间:2023-06-26 19:55:12 点击:

  液冷数据中心的春天已经来临?

  事实的确如此。最近几年,“液冷数据中心”开始频繁进入到人们视野,从新基建、碳达峰/碳中和到东数西算、低碳节能,几乎每一项重大战略决策/工程中,都少不了它的身影。业界也一致认为,液冷将开启数据中心节能减排的下一次变革。

  但从风冷到液冷,数据中心改变的不仅是节能减排方式,更是整个数据中心技术产品形态、商业模式乃至生态的重塑。相比于风冷,液冷数据中心固然有着诸多天然优势,亦存有着成本高昂、标准匮乏、生态割裂等现实问题,所以落地之路不言轻松。

  如何让理想照进现实,真正助推液冷数据中心走向大规模落地?业界需要破局者,在技术更迭期,携手多方合作伙伴共同推进液冷数据中心的落地。就像近日的浪潮信息生态伙伴大会IPF2022上,浪潮信息率先行动,正式亮相亚洲最大液冷数据中心研发生产基地“天池”,更携手京东云联合发布天枢(ORS3000S)液冷整机柜服务器,为液冷数据中心的发展注入一股强力助推剂。

  数实融合时代,液冷有何魔力

  当下,规模与功耗是数据中心发展最为突出的一对矛盾。

  之所以会如此,是因为数字经济与实体经济的加速融合,不仅带来海量数据和各种智慧应用场景,更让算力成为关键生产力要素,推动数据中心加速走向智算中心,让数据中心产业呈现出集约化、规模化和智能化的特征。第三方数据显示,数据中心数量从2019年42.9万个降低到2021年的41.5万个,而超大规模数据中心则从2019年的512个增长到2021年691个。

  随着数据中心向智算中心演进,数据中心设备数量持续膨胀,也让数据中心设备功耗、冷却功耗不断增加。以数据中心平均机架功率为例,近年来随着大量AI高功耗芯片的使用,让数据中心的功率密度不断提升,仅2020年数据中心平均机架功率就达到了8.5kW/机柜,年复合增长率超过15%。

  相关统计数据更显示,2019年中国数据中心能耗中,约有43%是用于IT设备的散热,基本与IT设备自身的能耗(45%)持平,预计到2030年,中国数据中心总耗电量将达到5915亿千瓦时,占全社会用电量的5%。

  因此,通过建设绿色数据中心来降低功耗和运营成本已势在必行,而液冷数据中心则被寄予厚望和委以重任。所谓液冷,是使用液体取代空气作为冷媒,为发热部件进行换热,带走热量的技术。相比于风冷,液冷技术主要有以下三大优势:

  首先,液冷数据中心无需机房制冷机和末端空调,也无需服务器等设备风扇,利用液体代替空气,大幅提升散热效率,让数据中心PUE显著下降。以250W以上中高功耗芯片冷却为例,在液冷技术的支持下,芯片温度可降低20℃。

  例如,此次浪潮信息与京东云联合发布的天枢(ORS3000S)液冷整机柜服务器,支持冷板式液冷,在数据中心部署总体能耗降低45%。

  其次,液冷技术让数据中心选址不再受到地域、海拔、气候等因素的影响,可根据业务需求建设。相比于扩建和改建,像东数西算等工程中的新建数据中心集群受限制少、规划起点高,最适合采用液冷技术。

  第三,液冷数据中心无需各种制冷设备,让数据中心的空间利用率和运维效率得以大幅提升,满足数据中心向高密度的演进趋势。

  例如,浪潮信息携手燧原科技打造的“钱塘江”智算中心方案中,创新研发全球首台开放加速模组液冷计算平台,率先实现单节点8颗400W高性能AI芯片液冷散热,支持50℃中高温水运行,智算中心整体PUE低于1.1。

  当然,液冷近年来备受大家关注和青睐的同时,其高速发展过程中各种挑战也逐渐显现,成为当前液冷数据中心产业界亟需解决的难题。

  不能忽视的三大挑战

  毋庸置疑,液冷数据中心依然处于起步阶段,商业化进程在加速,过去几年取得了可喜成绩。不过,液冷仍然受制于成本、技术成熟度、生态等因素,亟待市场取得突破。

  其一,需求的复杂性和差异性对于液冷数据中心的产品、技术和解决方案等层面带来极大挑战。例如,新建数据中心规划起点高,通常选择会比较容易,像冷板式、沉浸式液冷等方案均为不错的选择;但亦不能忽视很多已有数据中心的液冷改造难度,这部分数据中心往往是根据风冷模式来设计,如何降低这些数据中心的液冷改造成本就成为影响液冷普及推广的关键挑战。

  其二,场景复杂化和部署规模化对于产品形态、厂商交付能力的考验。众所周知,数实融合的加速,带来极其丰富的应用场景需求,反应到数据中心层面就是异构计算、智慧计算成为主流,高密度服务器、AI服务器、通用服务器等各种服务器设备大量并存,需要液冷数据中心厂商拥有各种类型产品来满足差异化需求。

  而像一些新建数据中心则对于规模化交付、部署提出了极高要求。例如,东数西算工程启动了10个国家数据中心集群,规模化、规范化和高水平的要求,对于液冷数据中心的交付能力极为考验。

  其三,液冷数据中心通常需要室内和室外循环两次带走热量,涉及到的设备、部件数量众多,部件之间的兼容是液冷数据中心大规模推广的关键。然而,目前液冷数据中心的标准匮乏、生态割裂,亟待市场各方力量加速推动标准的完善和生态的稳步建设。

  某数据中心领域专家直言:“需要尽快推动液冷行业标准的建设,对发热设备、器件、冷却液、液冷设备和运维等方面统一要求。市场需要牵头者带动产业链的伙伴,提升行业共识度。”

  无疑,液冷数据中心现阶段的发展需要市场破局者,在强大研发能力和产品交付能力的基础上,携手产业链上下游合作伙伴,推动液冷标准的完善、产品的联合创新和解决方案的构建,从而让液冷数据中心真正实现理想照进现实。

  浪潮信息,勇当破局者

  在众多厂商中,浪潮信息无疑是破局者的代表,其在液冷数据中心领域强大的研发储备、丰富的产品、出色的供应与交付能力以及构建完善生态的格局,使得其近年来逐渐在液冷数据中心市场中脱颖而出。

  在研发层面,浪潮信息是当前市场中少有提前布局液冷数据中心的厂商,在直接冷却与间接冷却等数据中心液冷技术领域有着大量创新积累。浪潮信息服务器产品线副总经理陈彦灵介绍,从2016年开始,浪潮信息就积极布局液冷领域的研发,目前拥有100多项液冷技术核心专利。

  浪潮信息服务器产品线副总经理陈彦灵

  浪潮信息还是市场中少有具有全栈研发视角的厂商,采用协同创新的研发模式统筹考虑供电和散热等问题,携手多方合作伙伴探索节能降耗的最佳解决方案。

  在产品层面,浪潮信息充分考虑到市场上差异化需求,拥有包括冷板式液冷、热管式液冷、浸没式液冷等各类型的产品;以冷板式液冷数据中心产品为例,浪潮信息拥有从液冷机柜到紧凑型微模块、单排微模块、双排微模块等一系列模块化液冷数据中心产品。此外,浪潮信息还自主设计数据中心内外部的液冷冷却循环系统,实现液冷数据中心端到端交付。

  以本次发布的天枢(ORS3000S)液冷整机柜服务器为例,就是浪潮信息多年研发积累的典型成果,天枢(ORS3000S)液冷整机柜服务器采用N+N冗余的集中供电设计,比分布式电源模式整体效率提升10%,一体化交付方式则让交付速度提升5-10倍。该产品在京东云数据中心实现规模化部署,在京东618、双十一、央视春晚红包互动等多个海量场景中担当重任,能效比表现出色。

  此外,浪潮信息已建成迄今亚洲最大的液冷数据中心研发生产基地——“天池”,构筑覆盖研发、测试、生产、交付的全链条液冷制造能力,年产量达到10万台,并且实现业界首次冷板式液冷整机柜的大批量交付,交付周期缩短至5~7天以内,可以充分保障液冷产品的供应与交付。

  在生态层面,浪潮信息深知液冷数据中心在起步阶段时“独行者速、众行者远”的重要性,积极参与到各类标准的制定和生态建设之中。作为OCP、ODCC、Open19全球三大开放计算组织的核心成员,浪潮信息深知利用开放计算的协作创新、高效标准、强大生态等优势对于推动液冷数据中心普及大有裨益。

  陈彦灵透露,浪潮信息正在积极推动高密度整机柜服务器、支持液冷的高效制冷系统、高压直流的高效供电系统等开放数据中心标准的建立。

  面向未来,液冷数据中心拥有广阔市场前景毋庸置疑,不过技术成熟、行业标准、生态建设均非一朝一夕能够完成,需要包括浪潮信息等所有产业链厂商共同努力,一起推动整个液冷数据中心产业向前发展。