轉(zhuǎn)載文章：數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排提速——液冷技術走向商業(yè)應用

在寧暢內(nèi)部有這樣一個觀點：第三代至強可擴展處理器正在催化液冷技術步入元年時代。寧暢首席技術官趙雷給記者解釋道：“液冷技術正在從實驗室走向商業(yè)應用，從小規(guī)模驗證技術走向大規(guī)模量產(chǎn)技術階段。”?

這一趨勢的背后反映的是行業(yè)對節(jié)能減排的需求正在不斷增加。今年2月，我國“東數(shù)西算”工程正式全面啟動。該工程在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地啟動建設算力網(wǎng)絡國家樞紐節(jié)點，并規(guī)劃了張家口等10個國家數(shù)據(jù)中心集群。值得關注的是，為了推進數(shù)據(jù)中心低碳運轉(zhuǎn)，“東數(shù)西算”工程還提出了三個方向：綠色節(jié)能、算力調(diào)度、安全可靠。?

綠色發(fā)展首當其沖。對于數(shù)據(jù)中心來說，提效是一方面，在提效的同時如何通過更好的技術解決方案來進行節(jié)能減排，成為各家企業(yè)的關注重點和亟需解決的難題。

在日前舉辦的世界5G大會Tech-Talk2022前瞻論壇上，國家信息中心信息化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展部主任單志廣表示，全國國家數(shù)據(jù)中心集群建設中，2022年新開工項目25個，投資超過1900億元。其中，西部地區(qū)投資比去年同期增長6倍，呈現(xiàn)出由東向西轉(zhuǎn)移的良好態(tài)勢。

數(shù)據(jù)中心建設提速的同時，國家對節(jié)能減排也提出了更高的要求。2021年12月發(fā)布的《貫徹落實碳達峰碳中和目標要求推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎設施綠色高質(zhì)量發(fā)展實施方案》明確，到2025年，國家樞紐節(jié)點的PUE要進一步降到1.25以下，綠色低碳等級達到4A級以上。2022年6月工信部等六部門發(fā)布《工業(yè)能效提升行動計劃》中明確規(guī)定，到2025年，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE優(yōu)于1.3。?

什么是PUE？PUE（Power Usage Effectiveness）是用于測量IDC能源效率的指標，是用IDC總能耗除以IT設備能耗得來。IDC總能耗包含IT設備能耗和制冷、配電等系統(tǒng)能耗，PUE數(shù)值越靠近1說明非IT設備的能耗越少，能效水平越高。?

對此，英特爾數(shù)據(jù)中心平臺技術與架構部中國區(qū)總經(jīng)理王飛表示，2025年英特爾預計有50億顆CPU核心投入運營。算力的發(fā)展支撐數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)經(jīng)濟和全球經(jīng)濟發(fā)展，2030年數(shù)字中心將消耗全球3%-6%電能，因此數(shù)據(jù)中心節(jié)能減碳已經(jīng)成為英特爾面臨的新挑戰(zhàn)。

中國電子節(jié)能技術協(xié)會秘書長呂天文此前在2022數(shù)據(jù)中心液冷技術研討會上表示，“無論從政策角度、市場需求還是技術成熟度來講，均標志著數(shù)據(jù)中心進入‘液冷時代’。”?

所謂液冷，通俗來講就是通過液體代替空氣，把CPU、內(nèi)存等IT發(fā)熱器件產(chǎn)生的熱量帶走，就好似給服務器局部冷卻、整體“淋浴”甚至全部浸沒。?

就液冷技術分類而言，根據(jù)液體冷媒和發(fā)熱源的接觸方式可分為——冷板式（間接接觸）、噴淋式（直接接觸）、浸沒式（直接接觸）。其中，浸沒式液冷以其高能效、高密度、高可用和高可靠等特性，成為主流趨勢。根據(jù)調(diào)研機構賽迪數(shù)據(jù)顯示，未來浸沒式液冷的市場占比將逐步提升，將從2019年的不到20%增長到2025年的40%以上。?

推動數(shù)據(jù)中心向液冷技術發(fā)展也成為行業(yè)共識。在寧暢首席技術官趙雷看來，風冷技術的極限值基本是在300W-350W之間，目前數(shù)據(jù)中心已經(jīng)慢慢觸碰到這個極限值，而隨著CPU功耗的增長，推進液冷技術發(fā)展已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的重要推動力。?

新華三服務器產(chǎn)品線系統(tǒng)部總監(jiān)鄭國良也有這類似的看法，他認為，東數(shù)西算項目正式落地后，對數(shù)據(jù)中心PUE的要求非常明確，數(shù)據(jù)中心對于液冷技術需求的迫切性提到比較高的位置。“所以我們在這一代平臺和下一代平臺，包括浸沒式液冷我們都會加大投入和加快發(fā)布的進度。”?

企業(yè)已經(jīng)開始著手布局液冷技術。阿里云從 2016 年開始大規(guī)模部署液冷技術，因為相比于風冷方案，液冷方案有著超高的散熱效率的特點，但服務器硬件對侵入式液冷的兼容成為技術落地的難度。?

英特爾圍繞浸入式液冷所面臨的材料兼容性、電氣信號完整性、芯片散熱特性、服務器系統(tǒng)散熱特性、服務器及機柜結構設計等課題，與阿里巴巴深入合作，從處理器定制和服務器系統(tǒng)開發(fā)與優(yōu)化著手，突破芯片功耗墻功耗和冷卻兩大影響算力提升的關鍵問題，使得液冷服務器在阿里巴巴數(shù)據(jù)中心成功大規(guī)模部署，在2018年建成首個互聯(lián)網(wǎng)液冷數(shù)據(jù)中心，在2020年投產(chǎn)首個5A級綠色液冷數(shù)據(jù)中心，每年可以節(jié)省電能至少達千萬級的同時，服務器系統(tǒng)的故障率相比風冷服務器下降約53％，幫助阿里巴巴有效降低數(shù)據(jù)中心總體擁有成本。?

同時，寧暢首席技術官趙雷介紹，寧暢通過與英特爾的合作，進一步改善了冷板式液冷設計中的漏液檢測、材料兼容性、生產(chǎn)工藝等核心技術要點，并在浸沒式液冷中的安裝運維、液體揮發(fā)與滲漏、材料兼容性等難點問題上實現(xiàn)突破。目前，基于英特爾下一代平臺的浸沒式液冷服務器研發(fā)進展順利，現(xiàn)已與數(shù)個行業(yè)頭部客戶對接。

而新華三則直接參與了眾多液冷數(shù)據(jù)中心的建設。新華三服務器產(chǎn)品線系統(tǒng)部總監(jiān)鄭國良介紹，目前新華三以豐富的技術經(jīng)驗和專業(yè)的服務能力，參與了500多個數(shù)據(jù)中心的建設，包括大量的液冷數(shù)據(jù)中心機房；新華三還組建了定制化的團隊，創(chuàng)建了液冷研發(fā)實驗室，為客戶提供端到端的液冷解決方案。?

“液冷整體解決方案是基于我們板式液冷和浸沒式液冷，再配合我們整套液冷機柜系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心解決方案，打造的一個綠色數(shù)據(jù)中心的建設。”鄭國良說道：“雖然液冷環(huán)境是一個跨專業(yè)的領域，但新華三憑借強大技術能力，確保液冷整套解決方案完整的落地。”

在液冷技術快速發(fā)展的同時，一些行業(yè)痛點也開始顯現(xiàn)。王飛表示，雖然國家政策對 PUE 要求非常嚴格，無論可循環(huán)經(jīng)濟、模塊化設計還是液冷技術，都面臨缺乏行業(yè)標準關鍵問題。缺乏行業(yè)標準的情況下，相似的服務器設計它的碳排放設計可能相差非常遠。?

因此，在今年的2022英特爾中國數(shù)據(jù)中心合作伙伴技術峰會上，英特爾針對當前冷板液冷技術設計與驗證標準不統(tǒng)一這一市場痛點，與產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同打造出《綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新實踐——冷板液冷系統(tǒng)設計參考》。該參考設計通過面向更廣泛的產(chǎn)業(yè)伙伴展現(xiàn)冷板液冷技術關鍵部件的研究進展，來共同促其標準化，進而降低設計與使用成本，推動建立并完善冷板液冷的生態(tài)系統(tǒng)，是產(chǎn)業(yè)伙伴緊密合作、聯(lián)合創(chuàng)新的重要成果。

此外，英特爾發(fā)起成立的綠色數(shù)據(jù)中心技術創(chuàng)新論壇，集合了20家ICT產(chǎn)業(yè)上下游廠商，橫跨多個領域，覆蓋整個數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈。該論壇的成立，旨在通過技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)合作，加速數(shù)據(jù)中心運營模式的綠色轉(zhuǎn)型，推動數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展，支撐數(shù)字基礎設施建設、碳中和計算，實現(xiàn)碳達峰、碳中和的“雙碳”目標。

王飛認為，目前數(shù)據(jù)中心行業(yè)還是以風冷技術應用為主，液冷沒有普及的原因是多方面的，包括技術難度、成本偏高、缺乏標準化，還有腐蝕、漏液等安全方面的顧慮。?

如今隨著液冷技術的成熟、大量案例的成功、芯片功耗的提高、國家PUE要求的嚴苛，推廣液冷技術應用落地正當時，英特爾也適時提出了液冷設計參考。?

目前寧暢與英特爾一起研發(fā)針對未來行業(yè)發(fā)展的新產(chǎn)品，包括更新一代至強處理器產(chǎn)品和浸沒式液冷產(chǎn)品設計，趙雷表示：“浸沒式液冷可以進一步的降低整體系統(tǒng)的一個PUE的值，并且可以給芯片提供更好的一個解鎖算力的能力。”

在“東數(shù)西算”和“雙碳”戰(zhàn)略下，以綠色節(jié)能為中心，數(shù)據(jù)中心領域出現(xiàn)新需求，推動包括散熱、制冷、節(jié)能技術的發(fā)展，有機會進一步形成新產(chǎn)業(yè)鏈。綠色發(fā)展機遇開始顯現(xiàn)。但很顯然，數(shù)據(jù)中心“綠色化”概念，并非個體的單打獨斗，而是整個生態(tài)系統(tǒng)的孵化。?

在王飛看來，如何把產(chǎn)品和解決方案做好，在時間上十分緊迫。“我們把產(chǎn)品線擴大，增加P核和E核，這也是針對東數(shù)西算的一個比較好的應用場景。同時東數(shù)西算項目的落地，意味著數(shù)據(jù)密集型的數(shù)據(jù)中心將在西部建成，這里的業(yè)務要求是不太一樣的，效率是更高的一個著眼點，吞吐量也是著眼點，所以P核和E核組合，總有一款是適合客戶的一些工作負載的需求。所以總體來說，東數(shù)西算是大家一個更好的機會，只是這個緊迫感更高一點。”?

同時，在西部地區(qū)數(shù)據(jù)中心建設中服務器的采購，以及綠色能源使用的商機，這也是再過去沒有的。?

王飛介紹，英特爾數(shù)據(jù)中心部門已積累了多年液冷技術發(fā)展經(jīng)驗，包括參考設計和廠商合作案例，并在中國組建了散熱技術專家的團隊。

在鄭國良看來，面對東數(shù)西算，新華三以及開始新一輪的業(yè)務布局：“整個東數(shù)西算來看，對于我們來說，是一個需求，也是一個機遇，我們會加大這一方面的投入，包括對節(jié)能技術的投入和低功耗技術的投入。”