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剑指全液冷,浪潮信息构筑绿色计算新范式

2024-02-05e-works王聪

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浪潮信息发布了“All in 液冷”战略并持续创新打造全栈液冷解决方案,通过生态融合、标准建立、高品质交付等方面持续推动液冷产业化发展。
       伴随着数字经济的到来,企业对基于算力的应用创新提出了海量需求,同时人工智能应用热潮也促使服务器数量和功率密度随之提高,这使得数据中心的散热问题变得日益严重,带来了高耗能、高排放与双碳目标之间的“零和博弈”。而液冷技术在降低PUE、噪音、提高单机柜功率密度等方面具有明显优势,近年来发展迅猛。据IDC发布的《中国半年度液冷服务器市场(2023上半年)跟踪》报告数据显示,2023年上半年中国液冷服务器市场规模达到6.6亿美元,同比增长283.3%,预计2027年市场规模将达到89亿美元。

       作为绿色计算先行者,浪潮信息发布了“All in 液冷”战略并持续创新打造全栈液冷解决方案,通过生态融合、标准建立、高品质交付等方面持续推动液冷产业化发展。近日,在浪潮信息举办的“全液冷冷板服务器发布暨绿色计算年度盘点”媒体沟通会上,信通院产业与规划研究所副总工程师王青、浪潮信息服务器产品线总经理赵帅、浪潮信息数据中心产品部副总经理李金波与英特尔解决方案咨询顾问李昌中就国内算力需求现状、液冷技术发展趋势、绿色计算运营模式等进行了解读。浪潮信息与英特尔联合发布全球首个全液冷冷板服务器参考设计,并面向业界开放,推动先进全液冷冷板解决方案在全球数据中心的大规模部署应用,,为企业构筑绿色、高效的数据中心树立了新的里程碑。
 
浪潮信息 
 浪潮信息与英特尔联合发布全球首个全液冷冷板服务器参考设计
 
数字浪潮下,算力激增带来节能降效挑战

       回顾过去的一年,ChatGPT引发的人工智能席卷全球,国内也加速各个行业大模型应用实施。信通院产业与规划研究所副总工程师王青表示随着这些大模型与金融、制造等场景的深度融合,其背后对算力的需求也愈发明显,算力已经成为数字经济发展的重要底座。从基础设施侧看,截止2022年底,我国在用数据中心机架总规模超过650万标准机架。截止2023年6月底,全国在用数据中心机架总规模超过760万标准机架,近5年年均增速超过30%,平均上架率58%。在用数据中心服务器规模超过2,000万台,存储容量超过1,000EB。(1EB=1024PB)

       面对算力迎来高质量发展的新阶段,王青总结算力基础设施正呈现出多元异构、智能敏捷、普惠赋能、绿色安全的特点。她强调企业数据中心是耗电大户,在国家双碳大背景下,节能降碳、提高算力能效,既是算力产业的共同使命也是国家要求的硬指标。因此,绿色算力成为高质量算力的重要支撑。

       算力的激增也带来了数据中心散热挑战,面对服务器功耗增长,企业必须要应用新的技术来高效带走热量,液冷技术则是一种有效途径。据测算,要实现1,000kW散热,如果完全使用传统风冷空调,需要消耗约500kW电能;采用风液混合冷却,主要液冷散热,结合空调风冷辅助,需要消耗约100kW电能;而使用全液冷散热则只需要消耗约30kW电能。由此可知,全液冷相较风冷节能达90%以上,数据中心液冷占比越高,则节能收益越明显。

       随着液冷技术标准化推进以及部署成本下降,国内以头部互联网企业和三大运营商正在积极推进液冷应用,形成示范试点。2022年,液冷数据中心市场规模已达到100.5亿元,同比增长47.2%。同时带动中国液冷服务器市场热度攀升,市场规模达到80.3亿元,同比增长45.5%。

       目前,冷板式液冷与浸没式液冷是液冷散热的两种主要模式。冷板式液冷为非接触式液冷,其工作原理是将服务器发热元件(如CPU、GPU、内存等高发热部件)贴近液冷板(通常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体),冷却液在液冷板内流动,带走发热元件的热量。而浸没式液冷属于直接液冷,其工作原理是将整个服务器或其组件直接浸没在冷却液中,液体与发热源直接接触,通过液体升温或相变带走服务器中所有发热元件的热量。相比于浸没式液冷,冷板式液冷在对数据中心与服务器架构的改造程度、产业链成熟度、部件更换运维便捷性、初期投资等方面均有显著优势。如今,冷板式液冷已成为液冷数据中心主流,IDC数据显示,2023上半年,中国液冷服务器市场中,冷板式占比达90%。

标准先行,打造绿色计算应用典范

       浪潮信息服务器产品线总经理赵帅介绍,我国高度重视算力产业的高质量发展,2023年10月,工业和信息化部等六部门联合印发的《算力基础设施高质量发展行动计划》,提出完善算力综合供给体系等六方面重点任务,着力推动算力基础设施高质量发展。在政策和需求的双轮驱动下,我国算力基础设施建设进入了高质量发展阶段。

       浪潮信息提出高质量算力必须满足“两高、三可”,分别代表着高算效、高能效、可持续、可获得、可评估五大特征。这其中,高能效着重强调从绿色采购、绿色设计、清洁生产、绿色包装和运输、绿色运营、回收处理的算力全生命周期进行碳足迹管理,推进全产业链节能减排。

作为率先提出“All In 液冷”的服务器厂商,赵帅介绍浪潮信息已拥有500余项液冷技术领域核心专利,发布了全栈液冷产品,包括通用服务器、高密度服务器、整机柜服务器、AI服务器等四大系列均支持冷板式液冷。

       为全面推进绿色计算,浪潮信息提出了“低碳、高效、健康”的绿色算力理念,要从服务器基础部件到整机系统,再到整个数据中心,在算力生产、运营与服务各环节,通过绿色设计、清洁生产、绿色包装和运输、绿色运营、回收处理、绿色采购等方面实现算力全流程的绿色化,从而促进绿色算力在企业的广泛应用。

       完善的标准是产业成熟的关键一步,目前液冷服务器标准化工作正在逐步推进,但整个行业的标准化程度仍较低,涉及液冷部件及接口层、液冷机柜、组件、换热设备、室外集成冷源等多方面,产业链上各个企业技术路径各式各样、产品设计迥然相异,产品质量参差不齐,由此导致液冷进行标准化适配和部署的难度很大。

       对此,浪潮信息积极在设计、生产、运营等各阶段,围绕新型绿色节能技术牵头重点标准、白皮书编制推广。其中,浪潮信息已参与制定并发布了十余项液冷相关设计技术标准,牵头编制并发布了国内首批冷板式液冷核心部件团体标准,填补了冷板式液冷数据中心标准的空白;同时,牵头制定了《集装箱式数据中心机房通用规范》、《模块化数据中心通用规范》国家标准,推动产业链上下游高效协同,为数据中心基础设施模块化可拓展、高部署、绿色低碳的有效落成提供重要前提保障,将进一步推动绿色数据中心产业的快速发展及绿色节能技术的大规模普及。

       值得一提的是,浪潮信息还围绕部件、节点、整机、数据中心等各层级建立绿色评价体系,并发布碳排报告。其中,浪潮信息与中国信息通信研究院联合发布《绿色算力白皮书》,构建并发布“绿色算力评测体系”,在行业内首提服务器“算力/碳排放量”对应关系,推出了业界首个服务器碳排放评测标准,在达到服务器性能要求的前提下,满足低碳、绿色、PUE等要求,实现最小颗粒度的碳排放量化可视指标,将有效推动绿色节能服务器设计发展,并为用户选择最优绿色算力平台提供重要参考依据。

融合创新,首发全液冷冷板服务器参考设计

       近年来,在政策助力、需求驱动以及行业技术成熟的推动下,数据中心部署液冷技术的速度不断加快。IDC预计,2022-2027年,中国液冷服务器市场年复合增长率将达到54.7%,2027年市场规模将达到89亿美元。未来,中国将成为液冷技术应用最大的试验场,据测算,预计到2025年中国液冷数据中心市场规模将达20%以上。但不可否认的是,液冷的应用与推进需要产业链上下游共同发力,进一步提升液冷技术的成熟度、完善相关标准以并构建适配的产业生态。

       目前的液冷数据中心还处于风液混合阶段,即液冷与风冷散热相结合,PUE可降至1.2以下;而全液冷顾名思义,即采用100%液冷散热,实现“去空调化”,PUE可降至1.1以下。为提高冷板液冷覆盖率,推进数据中心高能效、高密度绿色发展,全液冷冷板技术应运而生,正逐渐成为大规模高密度计算领域的重要发展方向,特别是面向对PUE要求更高的客户,全液冷冷板技术方案无疑是最佳的散热选择。然而由于液冷产业标准不完善,产业链上各个企业技术路径多种多样、产品规格千差万别,产品质量良莠不齐,各液冷模块无法兼容,让用户难以选择,获取成本和使用门槛高,液冷产业发展面临阻碍。

       浪潮信息数据中心产品部副总经理李金波解释这也是为什么浪潮信息选择携手英特尔发布全球首个全液冷冷板服务器参考设计的原因,一方面是基于双方在液冷技术领域的创新能力,从系统级解决方案出发,以模块化解耦设计思维,兼容不同厂商和型号的计算设备,探索高能效、易于运维、使用更安全,兼容性更出色的全液冷冷板服务器设计;另一方面,通过设计开放,对产业探索全液冷冷板解决方案,提供新思路,加速全液冷冷板技术的普及和规模化应用,推动产业化进程。

       站在生态融合共同创新的角度,在2022年浪潮信息联合英特尔开始针对基于通用服务器架构的全液冷冷板技术方案进行研究与实践,深耕通用高密服务器液冷优化设计。英特尔解决方案咨询顾问李昌中介绍除了业界目前广泛尝试的CPU和GPU液冷,对高功耗内存、固态硬盘、OCP 网卡、电源、PCIE转接卡和光模块液冷也进行了深入的探索和研究,致力于打造行业最高冷板液冷覆盖率,满足数据中心的高密度部署需求。

 浪潮信息
 浪潮信息推出的全液冷冷板服务器架构特点

       全液冷冷板服务器基于通用的高密服务器架构将服务器中原本需要通过空调风冷带走的热量改为全部由液体带走,相比传统风冷机房,能耗降低60%以上,年均PUE可低至1.05以下,并通过“去空调化”节省30%以上的数据中心空间,进一步推进了数据中心绿色高效发展。

       在最新发布的全液冷冷板服务器中,浪潮信息针对不同部件的结构、材质、工作温度等差异化需求,创新设计了诸多系统部件级液冷解决方案,包含PSU、内存、硬盘、扩展模块等,灵活性更高,用户可以按需选择。其中,首创的内存枕木散热器液冷方案结合了传统风冷散热和冷板散热的优势,比现有的管路(Tubing)内存液冷方案,更加易于组装和维护,且通用性更强。凭借这些创新的液冷解决方案设计,浪潮信息全液冷冷板服务器将为客户提供极致PUE的算力系统,助力客户在AIGC时代构建更加绿色低碳的数字基础设施,并推动液冷产业在全液冷冷板技术这一新兴技术领域的实践与探索。
责任编辑:胡竞丹
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