證券時報網(wǎng)
闕福生
2024-08-30 16:43
網(wǎng)宿科技浸沒式液冷技術(shù)機房 云燧智算集群展示機柜 云燧S201-L液冷開放 加速計算服務(wù)器（演示機）
見習(xí)記者 陳雨康
近日，中央氣象臺持續(xù)發(fā)布高溫橙色預(yù)警，多省份局地溫度達40℃以上。持續(xù)高溫下，數(shù)據(jù)中心的散熱問題受到各方關(guān)注。去年夏天，在高溫的沖擊下，谷歌、甲骨文等科技巨頭的數(shù)據(jù)中心一度出現(xiàn)冷卻系統(tǒng)癱瘓，導(dǎo)致運行故障。前車之鑒歷歷在目，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心將如何迎接“烤”驗？
證券時報記者近日調(diào)研發(fā)現(xiàn)，液冷技術(shù)憑借其在制冷方面的諸多突出優(yōu)勢，成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的重要選擇。除了強化技術(shù)儲備和應(yīng)用試點外，三大運營商已確定2025年將液冷的滲透率推至五成以上。
數(shù)字社會迎來新“烤”驗
“從現(xiàn)實情況來看，全球范圍內(nèi)因天氣過熱、散熱系統(tǒng)出現(xiàn)問題所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中心宕機事件已屢屢發(fā)生。”網(wǎng)宿科技數(shù)據(jù)中心實施交付總監(jiān)謝洪明對證券時報記者表示，散熱是數(shù)據(jù)中心的生命線。數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器和算力設(shè)備運行時，會產(chǎn)生巨大的熱量。若不及時散熱，數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)溫度過高可能會導(dǎo)致設(shè)備宕機和損壞，進而發(fā)生業(yè)務(wù)中斷。
世界氣象組織7月4日宣布，熱帶太平洋再次形成厄爾尼諾條件，這可能導(dǎo)致全球氣溫飆升、破壞性天氣和氣候模式的出現(xiàn)。
近年來，隨著全球溫度持續(xù)升高，數(shù)據(jù)中心在極端高溫下突發(fā)故障的現(xiàn)象已不鮮見。例如，去年7月，倫敦經(jīng)歷數(shù)日的極端高溫，科技巨頭谷歌、甲骨文的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)癱瘓，導(dǎo)致系統(tǒng)宕機。去年9月，美國加州氣溫一度超過40度，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐耐铺財?shù)據(jù)中心停擺。
在5G等新技術(shù)的快速普及下，數(shù)據(jù)中心已成為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和重要支撐。龐大的設(shè)施體量以及日益增長的算力需求，使數(shù)據(jù)中心散熱需求也呈現(xiàn)井噴勢頭。厄爾尼諾伴隨盛夏來臨，數(shù)據(jù)中心散熱迎來新的考驗，這關(guān)乎整個數(shù)字社會的正常運轉(zhuǎn)。
液冷方案助力
數(shù)據(jù)中心迎峰度夏
走近網(wǎng)宿科技上海嘉定云計算數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)冷凍站，冰涼撲面而來，密布的銀白色管道里傳出低沉的“嗡嗡”聲。
謝洪明向記者介紹，這套散熱系統(tǒng)，是以冷凍水為冷媒，將低溫冷凍水送至數(shù)據(jù)機房，通過精密空調(diào)，把數(shù)據(jù)機房服務(wù)器吹出的熱空氣冷卻后再送風(fēng)。冷凍水溫度因此而升高，當(dāng)冷凍水返回冷凍機房后，通過壓縮機系統(tǒng)，將冷凍水溫度再降低，形成往復(fù)循環(huán)——這正是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的風(fēng)冷冷卻技術(shù)。
不過，風(fēng)冷對土地資源和環(huán)境因素存在一定要求，前期的建設(shè)成本往往較高。在未來算力持續(xù)增加、數(shù)據(jù)中心功率和密度提高的大背景下，業(yè)內(nèi)正積極尋求散熱技術(shù)的革新，液冷方案已脫穎而出。
根據(jù)中國移動、中國電信、中國聯(lián)通今年6月共同發(fā)布的《電信運營商液冷技術(shù)白皮書》，當(dāng)前，單相浸沒式液冷、冷板式液冷為液冷技術(shù)的主要形式。浸沒式液冷是服務(wù)器完全浸入冷卻液中，全部發(fā)熱元件熱量直接傳遞給冷卻液，通過冷卻液循環(huán)流動或蒸發(fā)冷凝相變進行散熱的一種方式。冷板式液冷是服務(wù)器芯片等高發(fā)熱元件的熱量通過冷板間接傳遞給液體進行散熱，低發(fā)熱元件仍通過風(fēng)冷散熱的一種方式。
跟風(fēng)冷相比，液冷能從根本上改變主設(shè)備的散熱方式，并滿足高密度機柜、芯片級精確制冷要求，具有更節(jié)能、噪聲更低等優(yōu)點。
在網(wǎng)宿科技浸沒式液冷技術(shù)機房，謝洪明向記者展示了浸沒式液冷技術(shù)。只見機柜里，一排排服務(wù)器緊密排列，靜謐地浸沒在清澈的液體中。據(jù)介紹，這是上海首座全浸沒式液冷機房，該機房的電能利用效率（PUE）低至1.1。
“浸沒式液冷技術(shù)是一種高效、環(huán)保、可靠的散熱方法，也是業(yè)內(nèi)公認的數(shù)據(jù)中心下一代散熱解決方案。液冷技術(shù)使用液體取代空氣作為冷媒，為發(fā)熱部件進行換熱，可將服務(wù)器散熱能耗降低80%至90%、IT設(shè)備能耗降低5%至10%，實現(xiàn)高效散熱。”謝洪明表示。
據(jù)了解，通過傳統(tǒng)風(fēng)冷與浸沒式液冷的結(jié)合使用，網(wǎng)宿科技嘉定園區(qū)的整體PUE低至1.25，不僅落實“雙碳”政策，也實現(xiàn)了節(jié)約效應(yīng)。
在2023世界人工智能大會的燧原科技展區(qū)上，記者在現(xiàn)場觀察了冷板式液冷的運作原理。
只見龐大的云燧智算集群展示機柜搭載了8臺云燧S201-L液冷開放加速計算服務(wù)器，而在單個服務(wù)器上，紅藍兩條管道正模擬散熱的過程。藍色管道的冷卻液向服務(wù)器內(nèi)部流動，繞了一圈的同時帶走內(nèi)部的熱量，并經(jīng)過紅管向外流出。同時，服務(wù)器外部的冷液分配裝置（CDU）會將已吸收熱量的冷卻液進行再冷卻處理，從藍管再度流入，從而形成了服務(wù)器的液冷循環(huán)。
燧原科技技術(shù)相關(guān)負責(zé)人對證券時報記者表示，傳統(tǒng)風(fēng)冷模式在散熱效率方面弱于液冷，尤其當(dāng)整臺服務(wù)器機柜的功耗超過25千瓦時，風(fēng)冷散熱存在的風(fēng)險較大。從能耗上看，一般來說，風(fēng)冷的PUE在1.2至1.3之間，而液冷的PUE可以達到1.1甚至1.1以下。
此外，風(fēng)冷機柜在疊放單個服務(wù)器時，往往需要中間隔一層以便于散熱，即存在“占地方”的缺點。相比之下，液冷則可以把服務(wù)器的實際使用空間擴大一倍。
“風(fēng)冷主要通過空氣流動將服務(wù)器產(chǎn)生的熱量帶走，這本質(zhì)上仍依賴于整個空調(diào)和散熱系統(tǒng)，外界氣溫也形成干擾因素。相比之下，液冷對外界的依賴性較小，只要CDU正常運作，散熱就可以持續(xù)。”燧原科技技術(shù)相關(guān)負責(zé)人表示。
三大運營商推進
液冷技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用
液冷技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用已近在咫尺。
《白皮書》對液冷技術(shù)提出三年發(fā)展愿景：三大運營商將于2023年開展液冷技術(shù)驗證；2024年開展規(guī)模測試，新建數(shù)據(jù)中心項目10%規(guī)模試點應(yīng)用液冷技術(shù)，推進產(chǎn)業(yè)生態(tài)成熟，降低全生命周期成本；2025年開展規(guī)模應(yīng)用，50%以上數(shù)據(jù)中心項目應(yīng)用液冷技術(shù)。
不過，與傳統(tǒng)風(fēng)冷產(chǎn)品比較，液冷仍存在初期投資高、全生命周期成本高、產(chǎn)業(yè)生態(tài)不完善、標(biāo)準(zhǔn)化程度低等問題。
浪潮信息數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品部副總經(jīng)理李金波表示，液冷數(shù)據(jù)中心的建設(shè)既要發(fā)揮液冷自身的特點優(yōu)勢，又需要綜合考慮客戶的實際需求和行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀。面對復(fù)雜多變的需求，標(biāo)準(zhǔn)化是液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展的重要抓手。通過標(biāo)準(zhǔn)化可以有效地降低液冷應(yīng)用的技術(shù)門檻和成本門檻，從而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、批量化。
技術(shù)路線選擇方面，冷板式液冷與單相浸沒式液冷各有千秋。《白皮書》認為，兩者生態(tài)均需完善，未來一定時間內(nèi)將并存發(fā)展，三大運營商將同時推進兩種技術(shù)路線。
“AI大模型、超算、智算、邊緣計算等場景將帶來高算力需求，散熱要求隨之提高。同時，‘雙碳’目標(biāo)對數(shù)據(jù)中心的能耗要求也趨于嚴苛。因此，我們認為浸沒液冷將成為數(shù)據(jù)中心的必選項，并迎來應(yīng)用推廣。”謝洪明表示。
奧飛數(shù)據(jù)相關(guān)負責(zé)人對證券時報記者表示，對于新建數(shù)據(jù)中心，公司配備了更為高效節(jié)能的精密空調(diào)等溫控設(shè)備，部分數(shù)據(jù)中心還部署了分布式光伏發(fā)電，利用新能源作為補充以達到綠色減碳的目標(biāo)。液冷作為一種新型的冷卻方式，較主流的風(fēng)冷方式而言，其效果是比較顯著的。但目前配備了液冷的數(shù)據(jù)中心數(shù)量較少。
“由于涉及客戶服務(wù)器運行穩(wěn)定性和成本，公司主要以客戶需求為導(dǎo)向，如果客戶有相關(guān)需求我們也有能力配合客戶實現(xiàn)。”奧飛數(shù)據(jù)相關(guān)負責(zé)人表示，公司將關(guān)注液冷技術(shù)的發(fā)展，并保持開放態(tài)度與相關(guān)方探索液冷在數(shù)據(jù)中心的落地和應(yīng)用。
