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节能降碳 推动数据中心高质量发展
来源:人民邮电报  作者: 吴双 2023-07-26 10:17:49
中共中央、国务院今年印发的《数字中国建设整体布局规划》提出,要夯实数字中国建设基础,系统优化算力基础设施布局和整体提升应用基础设施水平。

随着数字化转型加速推进,算力已经渗透到生产生活的方方面面,对各领域发展的重要性愈发凸显。无论是探索太空、研究气候变化等国际重大课题,还是直播间网购、出游抢票等日常生活中的小事,都需要高效的算力支持。数据中心作为算力的物理载体,通过对数据的集中存储、处理和管理,为数据传输和信息交换、数据处理和分析等提供支持和保障,是关乎产业数字化、智能化发展的关键信息基础设施。

系统优化算力基础设施布局

中共中央、国务院今年印发的《数字中国建设整体布局规划》提出,要夯实数字中国建设基础,系统优化算力基础设施布局和整体提升应用基础设施水平。数据中心的加速布局将进一步夯实数字中国建设的根基,为中国式现代化注入澎湃动能。

此前,我国已经出台了多项政策,为数据中心建设指明了方向。国家发改委、工信部等四部门联合印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》,明确提出布局全国算力网络国家枢纽节点,启动实施“东数西算”工程。工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》,计划用3年时间基本形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。

截至2022年底,三大基础电信运营商为公众提供服务的数据中心机架数量达到81.8万个,其中,中西部地区机架数占比达21.9%,比上年同期增长0.6个百分点。工信部数据显示,中国算力产业规模近年来快速增长,平均年增长率近30%,算力规模排名全球第二。中国算力水平的不断提升,与近年来国家数据中心建设的稳步推进,尤其是大型以上数据中心规模的迅速增长密切相关。

在位于内蒙古和林格尔新区的高性能计算公共服务平台内,相当于10万台普通电脑算力的超级计算机全力运转,为远在北京的科研团队提供复杂运算服务;今年2月正式上线的山东青岛人工智能计算中心,首期建设100P算力,相当于5万台高性能PC的算力,面向政府、企业、高校和科研机构提供普惠公共算力服务,推动人工智能技术与青岛重点行业应用深度结合。数据中心是融合计算、存储和网络能力,对外提供高性能算力的核心载体,也是承载各类数字应用,让数据安全、有序流动起来的重要基础设施。

从“建好”走向“用好”,分散的数据中心要形成合力。中国在算力总规模上可与美国相比,但跨数据中心的算力协同还面临体制机制的挑战,不少智算中心算力利用率和效率不高。对此,中国工程院院士邬贺铨建议在国家科技与产业计划的协调下合理分工形成合力。在近期席卷全球的AI热潮中,大模型的参数规模动辄上千亿,算力不足成为AI发展路上的潜在阻力,合理利用计算资源成为必答题。邬贺铨建议开放国家实验室的算力平台支持各类大模型训练,例如鹏城云脑现在对外开放的算力达到总能力的3/4,可支持规模与GPT-3相当的两千亿参数的开源中文预训练语言大模型。同时建议组建算力联盟,集中已有高档GPU的算力资源,提供大模型数据训练所需算力。

液冷散热为数据中心降碳

数字时代,算力需求攀升,数据中心作为承载数据的关键,如何实现绿色低碳高质量发展?液冷技术使用液体取代空气作为冷媒,为发热部件进行换热。相比传统的风冷,液体的比热容高出上千倍,散热效率大大提升,液冷技术凭借其在制冷方面节能降碳的突出优势,逐步成为数据中心散热的主流解决方案。

液冷技术是一种利用液体作为冷却介质的散热方式,主要用于数据中心、超级计算机、电子设备等领域,可以提高能效、降低噪音、延长设备寿命等。从行业发展看,液冷技术存在三种技术路线,分别是冷板式液冷、浸没式液冷和喷淋式液冷。

目前,在国内外应用较广泛的是冷板式液冷和浸没式液冷。其中,浸没式液冷由于其传热效率高、节能效果显著等特点,在超级计算机和数据中心领域受到了越来越多的关注和应用。2011年,中科曙光率先开始了服务器液冷技术研究;2013年推出了首台冷板式液冷服务器原理机和首台浸没式液冷原理验证机,2019年实现了全球首次刀片式相变浸没液冷技术大规模部署。阿里主要围绕浸没式液冷深入布局,在2018年建成首个互联网液冷数据中心,2020年投产首个5A级绿色液冷数据中心。

数据中心液冷市场创新活跃。IDC报告显示,2022年中国液冷服务器市场规模达到10.1亿美元,同比增长189.9%。但不可否认的是,液冷在数据中心领域属于“阳春白雪”。据业界测算,目前液冷数据中心的初期建设成本比风冷要高出10%左右,需要1.5年才可实现总拥有成本与投资回报的平衡。

中国电信、中国移动、中国联通在此前发布的《电信运营商液冷技术白皮书》(以下简称《白皮书》)中倡议,业界应携手解决当前液冷技术和产品接口规范标准不够完善、原创技术不够成熟、产业生态不够健全等系列问题。随着我国数字经济转向深化应用、规范发展、普惠共享的新阶段,电信运营商将逐渐成为液冷生态的主导者、设计者、构筑者,推进液冷产业生态逐渐成熟。

按照《白皮书》给出的三年愿景:2023年开展技术验证;2024年开展规模测试,新建项目10%规模试点液冷技术;2025年开展规模应用,50%以上项目应用液冷技术,推进形成标准统一、生态完善、成本最优、规模应用的高质量发展格局。为实现液冷技术方案的标准化、规模化推广应用,数据中心绿色高质量发展已有方法可循。

划重点:液冷核心知识

液冷技术是一种利用液体作为冷却介质的散热方式,主要用于数据中心、超级计算机、电子设备等领域,可以提高能效、降低噪音、延长设备寿命等。

三种技术路线

从行业发展看,液冷技术存在三种技术路线,分别是冷板式液冷、浸没式液冷和喷淋式液冷。

冷板式液冷

采用液体作为传热工质在冷板内部流道流动,通过热传递对热源实现冷却的非接触液体冷却技术。在冷板式液冷系统中,服务器芯片等发热器件不直接接触液体,而是通过装配在需要冷却的电子元器件上的冷板进行散热。

浸没式液冷

将服务器完全浸入冷却液中,全部发热元件热量直接传递给冷却液,再通过冷却液循环流动或蒸发冷凝相变进行散热。

喷淋式液冷

用冷却液直接喷淋芯片等发热单元,通过对流换热进行散热,一般不需要对数据中心的基础设施进行大幅度改动。

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编辑:刘婧
关键词:   数据中心  数字化  绿色低碳 
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