液冷技术使数据中心冷却和降低碳
科技日报记者 刘 艳。液冷 6月28日,技术据中降低中国移动董事长杨杰在上海世界移动通信大会上指出,使数中国移动不仅是心冷技术发展的推动者,也是却和产业合作的受益者。为了促进物理空间、液冷逻辑空间、技术据中降低异构空间和多学科之间计算能力的使数整合发展,中国移动正在创造性地部署计算能力网络,心冷建设新的却和计算能力中心,努力为用户提供方便快捷的液冷计算能力服务。 作为承载数据的技术据中降低关键,数据中心为中国数字经济的使数高质量发展提供了核心驱动力,促进数据中心的心冷绿色、低碳和可持续发展已成为“不可逆转”的却和总体趋势。凭借其在制冷方面节能降碳方面的突出优势,液冷技术已成为数据中心建设的重要选择。中国移动、中国电信、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》)中提出,行业应共同解决当前液冷技术和产品接口标准不完善、原创技术不成熟、工业生态不完善等一系列问题。随着我国数字经济深化应用、标准化发展、包容性共享的新阶段,电信运营商将逐步成为液体冷却生态的领导者、设计师和构建者,促进液体冷却工业生态的逐步成熟。 数据中心进入“液冷时代”。 正如联想集团副总裁、中国首席营销官王传东所说,数据中心是数据流、接收、处理、存储和转发的“中心大脑”,传统的风冷技术已不能满足数据中心日益增长的散热需求。 中国移动计划建设部副总经理亮指出,随着5g等新技术的迅速普及,数据中心已成为数字经济发展的关键基础设施和重要支撑。在技术、政策和需求的推动下,传统数据中心正在加速与网络和云计算的融合,向新的数据中心发展。 华为数据中心集成解决方案首席专家迟九虹强调,数据中心框架的年平均增长率超过30%,已成为数千个行业的重要“数字基础”。 随着“东西计算”项目的正式启动,数据中心的建设规模和数量迅速增加,设施数量庞大,计算能力需求不断增加,液体冷却几乎成为未来新数据中心建设的“唯一选择”。 IBM于2008年发布了液冷超级计算机Power575,液冷技术首次亮相。2012年,联想发布了温水水冷技术。在今年的上海世界移动通信会议上展示的第六代温水冷却技术,实现了中央处理器、图形处理器、内存、电源等关键部件的全水冷却设计。 虽然液冷技术已经发展了近20年,但在过去的两三年里,工业爆发的“拐点”出现了。虽然中国起步较晚,但发展进程与世界基本同步。 2011年,中科曙光率先开展了服务器液冷技术研究;2013年推出了第一台冷板液冷服务器原理机和第一台浸没液冷原理验证机,2019年实现了世界上第一台刀片相变浸没液冷技术的大规模部署。 根据赛迪顾问的预测,数据中心计算能力的逐步增长将促进高功率单机柜的快速普及。预计2025年全球数据中心平均功率将提高到25kW。液冷变化势在必行,数据中心也将进入“液冷时代”。预计2025年中国液冷数据中心的市场渗透率将达到20%以上。 液冷技术有多条发展路线。 数据中心是“数字经济发动机”,也是能耗居高不下的“电老虎”。根据功率密度为2.5千瓦的标准框架,框架规模超过1万的超大数据中心年耗电量为1亿度,其中散热耗电量占很大比例。与传统的风冷系统相比,液冷技术的出现从根本上改善了主要设备的散热形式,可以更好地满足高密度机柜芯片级精密制冷的优点,具有节能、节地、噪音低等优点。 根据《白皮书》的梳理,目前国内主要的液冷技术路线分别是冷板式、浸没式和喷淋式。 冷板式液体冷却是指非接触式液体冷却技术,采用液体作为传热工质在冷板内部流道流动,通过热传递冷却热源。在冷板式液冷系统中,服务器芯片等加热器件通过组装在需要冷却的电子元件上的冷板进行散热,而不是直接接触液体。浪潮信息数据中心产品部副总经理李金波指出,冷板式液体冷却是一种应用较早、技术成熟度较高的液体冷却方案,利用冷板中流动的冷却液进行非接触式散热,对现有服务器芯片组件和辅助部件的变化较小。 浸没式液体冷却是将服务器完全浸入冷却液中,所有加热元件的热量直接传递到冷却液中,然后通过冷却液循环或蒸发冷凝相变进行散热。其中,单相浸没式液冷是冷却液循环流动的方式,相变浸没式液冷是冷却液蒸发冷凝相变的方式,相变浸没式液冷控制比较复杂,要求比较高。 浸没式液冷相对创新,但验证不足。单向浸没式液冷的冷却液流速会很慢,而相变浸没式液冷则会出现气与液的承压问题,在技术可靠性方面仍需验证。此外,浸入式液冷中使用的冷却液不导电,但仍需持续干燥冷却液。 喷雾液冷却是直接用冷却液喷洒芯片等加热单元,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重大变化。 液冷技术产业化还有很长的路要走。 数据中心液冷市场的创新非常活跃,关于浸没式、冷板式、喷淋式等液冷技术的讨论层出不穷。虽然存在“路线纠纷”,但无论选择哪条技术路线,成本仍然是液冷技术包容性的障碍。据业内估计,液冷数据中心的初始建设成本约为风冷的10%,实现总成本与投资回报的平衡需要1.5年。 此外,《白皮书》还指出,目前液冷技术存在生态不完善等问题。各产品形式各异,产品标准化程度低,难以标准化、大规模推广应用。 谈到当前液冷技术产业化面临的挑战,浪潮信息服务器产品线总经理赵帅特别指出,液冷技术非常复杂,涉及液冷数据中心系统架构层、液冷部件及接口层、液冷基础设施层(液冷柜、部件、热交换设备、室外集成冷源等)、液冷监控系统层等方面,产业链各企业技术路径多样,产品规格千差万别,很难标准化液冷技术的适应和部署。 一个实际问题是,虽然液冷技术诞生较早,但它一直处于小规模部署阶段。许多连锁企业仍然依靠“车间生产”来完成产品和服务的交付,难以形成标准化和大规模的发展趋势。 赵帅说:“行业积极拥抱液体冷却,对液体冷却转换的条件提出了更高的要求。推进液体冷却产业化已成为至关重要的。只有具有高资源整合能力的主要链企业才能领导,产业生态才能有序发展。 赵帅说:“行业积极拥抱液体冷却,对液体冷却转换的条件提出了更高的要求。液体冷却产业化的推进变得非常重要。只有具备高度资源整合能力的连锁企业才能带头推进产业生态有序发展。”。 为此,浪潮信息投资建设了天池液体冷却基地。其核心目标是打通整个产业链,将液体冷却的生产制造从过去的“单兵作战”转变为可批量、可复制、可大规模的生产模式,最终在2025年实现“风液价格相同”。如今,年产能超过10万台的天池液体冷却基地已成为亚洲最大的液体冷却基地,为液体冷却行业提高产能、扩大规模创造了成功的典范。
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