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TUhjnbcbe - 2023/4/11 8:23:00

炎炎夏日,每个人都有自己的避暑方式:扇扇子、吹空调、凉水澡,到高海拔或者高纬度地区度假。作为最为精密的系统,人体自有一套温度调节机制,一旦温度过高,身体就会出现问题。

服务器也是如此,每一次打开健康码、每一次视频会议、每一次网上行为都离不开服务器,离不开数据中心的计算。当计算量越来越大的时候,产生的功耗也随之增大。在数据中心能耗占比中,制冷系统用电量已与IT设备相当,总用电占比高达43%,优化制冷系统成为数据中心提高能源效率的重要环节。

数字时代,算力就是生产力,计算能力与人类生活越来越密不可分。IDC、浪潮信息、清华大学全球产业研究院联合编制的《-全球计算力指数评估报告》指出,计算能力对经济增长的拉动具有长期和倍增效应:计算能力指数平均每提高1点,数字经济和GDP将分别增长3.5‰和1.8‰。但同时,随着算力需求激增,“能耗大户”数据中心面临更加严峻的节能降碳挑战,我们亟需破解数字经济发展和绿色低碳要求间的“零和博弈”。

液冷服务器:从技术“网红”到“明星”赛道

在几年之前,液冷服务器还只是“网红”产品,足够亮眼,技术惊艳,但并没有形成整个行业的共识进行推广。而现在,在中国“”双碳目标以及绿色数据中心建设的要求下,液冷数据中心建设已经成为整个行业的主推赛道。

在液冷服务器出现之前,数据中心主要是传统风冷机房,普遍面临两大困境:一是能耗问题,其中主要是空调制冷能耗占比较大,导致数据中心PUE居高不下,能源利用效率低下;二是高密度支持问题,传统风冷机房允许的单机柜功率密度较低,一般在3~5kW/机柜,而高性能、AI等场景要求20kW/机柜或更高的功率密度。

在这一背景下,液冷技术开始受到业界的青睐。

和传统的风冷技术相比,液体导热能力是空气的25倍,同体积液体带走热量是同体积空气的近倍。另外在耗电量方面,液冷系统约比风冷系统节省电量30%-50%。

6月29日,工信部等六部门发布《工业能效提升行动计划》,明确规定,到年,新建大型、超大型数据中心电能利用效率(PUE,指数据中心总耗电量与信息设备耗电量的比值)优于1.3。这为液冷服务器和液冷数据中心建设带来了重要发展机遇。

传统风冷数据中心PUE往往大于1.8,因为风冷数据中心有室外空调,空调压缩机要正常运转,要有更多的电能让空调压缩机的冷风吹进去,热风吸收回来,再通过压缩机进行来回处理,让热风变成冷风。另外风的比热容很低,要具备极大的风量,能源损耗非常大,要让W的服务器正常运转,通常需要耗费1.8千瓦的电量。

那液冷如何降低能耗,降低数据中心PUE?

和风冷方式不同,液冷方式可以控制进冷却液温度,只要冷却液温度能够降到40度以下,就能够保障数据中心正常运转,唯一需要多耗费的电能是要有循环泵,把冷却液不断的循环,有CDU把冷却液量精准的分配到每台服务器上,这意味着全国绝大部分地区都能够使用无需压缩机的全年全自然冷却,能够把整个数据中心的PUE降到1.2以下。

从大的方向上来看,目前服务器液冷有三种方式在并行:冷板式液冷、喷淋式液冷、浸没式液冷。其区别在于,冷板式液冷是将液冷冷板固定在服务器的主要发热器件上,依靠流经冷板的液体将热量带走达到散热目的;喷淋式液冷是在机箱顶部储液和开孔,根据发热体位置和发热量大小不同,让冷却液对发热体进行喷淋,达到设备冷却的目的;而浸没式液冷是将发热元件直接浸没在冷却液中,通过冷却液循环带走服务器等设备运行产生的热量。

冷板式液冷的战略选择与浪潮信息的最优解

据浪潮信息数据中心产品部总经理赵帅介绍,在液冷路线方向上,从产品应用和技术成熟度,对数据中心与服务器架构的改造程度以及部件更换运维便捷性等角度考虑,浪潮信息目前主推冷板式液冷,同步也在针对其他液冷技术进行挖掘与探索。

冷板式和服务器可以是说天然的搭配,客户原本都会在CPU等高散热部件上加散热片,通过更大的扩散面积把热量散走,而把散热片换成水冷板之后,能够通过水溶液把热量快速带走,从而实现更好的节能降耗,并且让高功耗部件始终处于合适的温度下,稳定高效的运行。

在冷板式液冷这一赛道上,浪潮信息进行了全栈产品布局。在服务器层面,有全场景适配的液冷通用服务器;面向高校科研院所仿真、研发等应用需求的液冷高密度服务器;面向大规模数据中心的液冷整机柜服务器;以及面向智算中心和人工智能等多样化算力需求的液冷AI服务器。这四大系列服务器均支持冷板式液冷,满足客户多样化的场景应用需求。

模块化液冷智算中心

预制化液冷智算中心

在液冷服务设施层面,浪潮信息发布了在室内用的液冷微模块,可以给客户提供室内整个液冷环境,包含液冷机柜,包括分集水器、液冷CDU等方式;浪潮信息同步提供预制化液冷基础设施,包括集装箱式液冷集成冷源、集成电力等模块,可以给客户提供液冷的整体解决方案。

从室外机、管路,到室内机和管路,然后再到液冷机柜、液冷服务器,客户从浪潮信息能获得一体化的解决方案,帮助客户解决液冷部署当中所有问题,这就是浪潮信息在液冷方面进行的全栈式布局。

由“量”到“质”,重构产业链

“冷板式液冷和风冷散热器是完全不同的两个产业,加工工艺也有很大的区别,液冷是对产业链的重构。”赵帅说。首先,风冷散热器齿间距基本上是毫米级别,但是对液冷模块而言,水冷板里面是非常细密的微通道,微通道齿间距可能是0.1毫米,甚至是更小的微间距。加工的时候,需要考虑流道的设计和流阻的设计,让它更精准,还要把水冷板和外围的固定板结合起来,形成一体化,保证不漏液。

其次,每一台液冷服务器都有一个进水管路和出水管路,至少配四个插头,这属于高精密的快接插头部件,以往多用于航天、高铁等精密制造领域。赵帅表示:“如果按照到年液冷数据中心渗透率达到%来计算,就是几百万台服务器的规模,对应快接插头的使用量及冷板的使用量可能是天文数字。所以,产业链的重构是非常重要的,只有产业链重构,才能实现批量化,才能实现质量的可控,产品成本的可控,才能带给客户更好的使用方式。”

从成本的角度来看,产业链的重构和整合显得尤为重要。冷板式液冷的主要成本在冷板本身,以及它所对应的连接管路和快接头,冷板、快接头的标准化和产业化能够降低成本,这对液冷数据中心的产业化推广具有重要意义。

浪潮信息致力于统一各种各样的液冷标准,包括产品标准、生产标准、质量标准、验收标准,把冷板、焊接以及它的管路等都进行标准化。标准化之后就能引入更多精密制造的工厂,按照标准提供合格的产品。

据测算,预计年中国液冷数据中心的市场渗透率将达到20%以上;而如果数据中心PUE从1.8降到1.2,PUE每降低0.1,相当于减少碳排放万吨,这对于碳排放的贡献是非常大的。可以说,液冷数据中心具备广阔的市场价值和巨大的社会价值双重利好。

在业界对节能降耗和绿色计算日益重视的背景下,浪潮信息作为全球领先的IT基础设施提供商,将继续携手产业链上下游合作伙伴,依托其在液冷数据中心领域强大的研发储备、丰富的产品体系、强大的液冷智造供应与交付能力以及构建完善生态的格局,通过液冷技术持续创新,积极参与行业标准建设,引领产业实践,推动数据中心绿色低碳发展。

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