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“東數西算”工程的推進和“雙碳”目標的驅動下，更加集約化、綠色化的數據中心呼之欲出，液冷技術成為扛鼎者。
據賽迪顧問預測，逐漸增長的數據中心算力將推動高功率單機柜快速普及，預計2025年全球數據中心平均功率提升至25kW，液冷變革勢在必行，數據中心也將進入“液冷時代”。據預測，2025年我國液冷數據中心市場滲透率將達到20%以上。
政策與技術雙重驅動，數據中心“液冷時代”到來
工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委等七部門聯合發(fā)布《信息通信行業(yè)綠色低碳發(fā)展行動計劃 (2022-2025 年)》(以下簡稱《行動計劃》)，2025 年，全國新建大型、超大型數據中心電能利用效率(PUE)降到 1.3 以下，改建核心機房PUE降到1.5以下。
根據“東數西算”工程要求，內蒙古、貴州、甘肅、寧夏四處集群樞紐設立的數據中心集群PUE應控制在1.2以內；京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝四處集群樞紐設立的數據中心集群PUE則要控制在1.25以下。
除了政策對PUE的嚴苛要求，數據中心在技術層面也面臨嚴峻挑戰(zhàn)：
當前，芯片功耗與服務器功耗逐步上升，特別是人工智能需求的通用 GPU 功耗急劇增加，使得單機柜功率密度正不斷增大。根據《2021-2022 年度中國數據中心基礎設施產品市場總報告》，2021 年我國單機柜功率在10kW以上的數據中心市場規(guī)模增速超過10%，其中 30kW以上增速達 31%。
如果采用風冷散熱方式，通常要把單機柜功率控制在12kW以內，以確保散熱系統(tǒng)能夠為IT設備提供合適的工作溫度。但是，隨著服務器單位功耗不斷增大，單機柜功率15kW基本成為空氣對流散熱能力的天花板，一旦超越這一數值，處于高溫狀態(tài)工作的 IT 設備將出現運行不穩(wěn)、加劇老化甚至頻繁宕機等后果。
因此，在政策與技術的雙重驅動下，高效低碳的液冷技術不僅是散熱方式的改變，更有可能變革整個數據中心生態(tài)。
建成亞洲最大液冷基地，浪潮信息加速推進液冷產業(yè)化
為推動液冷產業(yè)的發(fā)展，浪潮信息在2021年建設了亞洲最大的液冷數據中心研發(fā)生產基地，該基地年產能超十萬節(jié)點。日前，浪潮信息舉辦了首個天池液冷產業(yè)基地開放日，展示了液冷智造能力、品控管理體系、液冷解決方案以及在行業(yè)標準領域的進展。
浪潮信息服務器產品線總經理趙帥表示，通過天池液冷產業(yè)基地的建設，浪潮信息形成了以規(guī)劃設計、產品定制、實施部署、智能運維四大關鍵環(huán)節(jié)為中心的獨特液冷解決之道，通過全棧液冷產品和解決方案以及端到端的服務，為客戶提供液冷數據中心全生命周期整體解決方案，降低用戶應用門檻，從而加速液冷技術普及。
一組數字可以展示液冷技術的實際節(jié)能效應：截至目前，采用浪潮信息液冷技術的數據中心累計已節(jié)省1.05億度電能，相當于減少1.3萬噸標準煤消耗、3.5萬噸二氧化碳排放，種植194萬棵樹，可供6.6萬個中國家庭全年用電。
在“All in 液冷”戰(zhàn)略指引下，浪潮信息通過整合研發(fā)、生產、測試、品控、交付等在內的全鏈條能力，構建了“5G+工業(yè)互聯網+人工智能”的先進智造工廠，實現了工業(yè)化生產、系統(tǒng)化品控、規(guī)?；桓叮⑼ㄟ^持續(xù)技術創(chuàng)新加速液冷普惠。
依托天池液冷產業(yè)基地強大的研發(fā)能力，浪潮信息已經完成了大量液冷技術的多次迭代，通過持續(xù)創(chuàng)新不斷提升技術成熟度。目前，浪潮信息已通過技術創(chuàng)新，解決了當前液冷技術的多個痛點。
其中，液環(huán)式真空CDU是極具代表性的一項技術，它是浪潮信息首創(chuàng)的一種液冷系統(tǒng)二次側均為負壓的動力單元，由于管路內均為負壓，因此徹底杜絕了漏液隱患。同時，這項技術創(chuàng)新突破了液冷循環(huán)系統(tǒng)只能采用高壓水泵，才能實現液體循環(huán)流動的“定律”，實現了僅依靠真空泵通過不同傳感器控制多腔室功能切換，即可實現流體的循環(huán)流動，在技術極簡化同時也實現了可靠性的大幅提升，將有效推動冷板式液冷技術的普及。
2025年，液冷滲透率有望超過20%
我國液冷當前的滲透率還較低。從整體現狀來看，主要是一些創(chuàng)新型的數據中心在積極應用，東部地區(qū)數據中心整體PUE要求較高，液冷使用相對多。此外，不同行業(yè)客戶對于液冷產品與方案具有多樣化需求。
“在國內當前的應用環(huán)境下，沒有最好的液冷，只有最適合用的液冷，這是我們的一個核心理念”， 趙帥談到。
再強的黑科技如果不能走進現實，終歸只是科幻情節(jié)。浪潮信息這一務實的技術路徑除新建液冷數據中心外，也非常適用于大量的老舊數據中心，一直以來，改造老舊數據中心的一個挑戰(zhàn)就是管井空間不足以實現液冷管路，于是就有了風液CDU的出現。在中國西部科技創(chuàng)新港的數據中心應用案例中，浪潮信息就是通過300多個風液式的節(jié)點，滿足了實際的使用需求。
“中國的液冷發(fā)展會是逐步迭代的過程，到2022、2023年液冷滲透率可能只在5%左右，但是到2025年，我們認為會超過20%”，趙帥表示。
基于浪潮信息天池液冷產業(yè)基地一年超10萬節(jié)點的產能，可以滿足2023年左右的業(yè)務需求。據透露，浪潮信息一個規(guī)模更大的液冷產業(yè)基地正在籌建中，屆時可以達到40萬節(jié)點左右，能夠滿足2025年甚至之后更大規(guī)模的發(fā)展需求。
液冷技術已成熟，產業(yè)化是當務之急
國內液冷產業(yè)總體發(fā)展現狀如何？趙帥表示，液冷技術本身，及其加工、焊接、產品工藝等已比較成熟?，F在迫在眉睫的是打通產業(yè)鏈的工作，形成可批量化、可復制化、可規(guī)?；男?/p>
浪潮信息在提出“All in液冷”戰(zhàn)略時設立了一個目標，希望在2025年實現“風液同價”?！斑@是我們大力推進產業(yè)化的一個核心目的，我們一定要實現這個目標，這樣才能讓液冷使用門檻越來越低”，趙帥談到。
浪潮信息數據中心產品部副總經理李金波表示，推進液冷產業(yè)化的關鍵是建立標準，對于液冷部件來說，主要是兩類：一類是設計標準，要讓所有研究團隊通過公認的標準，慢慢形成標準的技術體系；一類是測試標準，要把原來的設計準則在測試環(huán)節(jié)中一一地實現、被行業(yè)所認可，這時整體的標準、規(guī)范才能打通。
AI服務器液冷滲透率將更快、更高
對于服務器處理器來說，摩爾定律已經面臨瓶頸，提升性能的同時功耗難免也會增加。而通過液冷技術，可以讓芯片處于適宜的溫度，長期穩(wěn)定地運行。
據了解，數據中心的液冷冷板標準除了覆蓋x86處理器（Intel、AMD），也包括Arm架構的CPU。其次，還有針對異構加速的冷板標準。
針對火爆的AI服務器市場，趙帥表示，“短期內，AIGC對數據中心訓練需求是爆炸式的增長。長遠來看，推理市場也會是爆炸性的增長”。
相比于通用服務器，AI服務器功耗更高，單臺服務器約10千瓦。“現在10千瓦的服務器是6U高，單U要解決1.5千瓦到2千瓦的散熱量，如果單純用風冷技術，需要把服務器做成10U高，幾乎不可能實現”， 趙帥認為，“液冷技術在AI服務器的滲透率會更快、更高?！?/p>
智能化是未來方向
隨著數字化的深入發(fā)展，數據中心的智能化成為關鍵。對于液冷數據中心來說，都有哪些智能化的運維手段？
趙帥談到，首先是將二次側和服務器本身的控制完整地結合到一起。例如，將BMC的控制下放給CDU，由CDU做服務器控制，從處理器、服務器端傳回各種數據，在CDU端用很好的流量控制做整體的管控，這是通過技術一體化能實現的管理一體化。
其次，未來希望把室內外一體化的管控和服務器的管控結合到一起。伴隨數字化的發(fā)展，早期是服務器作為一個獨立節(jié)點維護，隨著互聯網時代的到來，一個機柜作為一個節(jié)點去維護。而隨著數據中心規(guī)模越來越大，會不會把整個數據中心作為節(jié)點去維護？這其實是一個發(fā)展方向。
李金波表示，液冷數據中心的整體系統(tǒng)是由液體連通的，簡言之就是水經過服務器到外圍的管路，到冷量分配單元CDU，然后再到外面的冷水機組、冷卻塔等。在這樣一套系統(tǒng)中，通過監(jiān)控連通的液體從內部到外部流量、溫度、壓力的變化等，可以將全部液體監(jiān)控起來，從而實現從處理器芯片到數據中心環(huán)境的打通。
也就是說，通過把CDU作為核心的控制單元，既能連通服務器的參數，又能夠檢測室外天氣的參數，從而通過這個控制單元對整體系統(tǒng)進行調控。未來，AI也將會被引入智能化運維手段中。例如結合天氣變化與服務器負載功耗變化，，提前調控水溫和水流量等參數，通過實現提前調控減少數據中心能耗，并防止服務器超溫報警。
寫在最后
如何高效建設液冷數據中心？這是當前全產業(yè)都在探究的方向。如果說浪潮信息將通用服務器、高密度服務器、整機柜服務器及AI服務器全面適配液冷的舉措，是打通了算力層面的液冷化基礎。那么，提供覆蓋咨詢、規(guī)劃、生產交付全流程的端到端液冷整體解決方案則是更進一步助推了液冷的產業(yè)化。
不過，液冷技術雖然逐漸趨于成熟且需求看漲，但整個產業(yè)仍處于商業(yè)化的初級階段。正如筆者在浪潮信息天池液冷產業(yè)基地媒體開放日所感受到的：液冷產業(yè)提速，當下核心要解決的問題在于標準化建設、產業(yè)鏈整合，從產品技術、生產組織、品質標準等產業(yè)要素入手，才能讓液冷技術走向更多的數據中心。
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