数据中心液冷时代来临 曙光加速市场布局

作者:李祥敬   【原创】   2020-12-15 08:51:08

关键字: 液冷 数据中心

在近日举行的第十五届中国IDC产业年度大典“液冷科技”专场分论坛上,《中国液冷数据中心发展白皮书》(以下简称《白皮书》)正式发布,为绿色数据中心建设提供指引。

随着新基建大潮汹涌而来,数据中心新建和扩容的步伐逐步加快。超大型数据中心飞速发展和空间载体不足将加快单机柜功率密度的迅猛提升,预计2025年平均功率可达25kW。快速增长的功率密度对散热提出了更高要求。

据赛迪统计,2019年以“风冷”技术为代表的传统数据中心,其耗能中约有43%是用于IT设备的散热,与IT设备自身的能耗(45%)基本持平,PUE(评价能源效率指标)值普遍在1.4以上,由此可见,降低散热功耗、控制数据中心运营成本,建设绿色数据中心已成当务之急,数据中心呼唤散热“革命”。

 

在近日举行的第十五届中国IDC产业年度大典“液冷科技”专场分论坛上,《中国液冷数据中心发展白皮书》(以下简称《白皮书》)正式发布,为绿色数据中心建设提供指引。《白皮书》指出,用特制液体取代空气作为冷媒为发热部件进行散热的液冷技术,以及基于该技术的液冷服务器,为数据中心的绿色化提供了新的解决思路。

数据中心液冷时代来临

近些年,随着数据中心的高速发展,能耗快速增长,成为制约数据中心发展的大问题。在同等算力的条件下,如何更好降低能耗、更高效精准推动数据中心温控的发展,已经成为行业的重点和难题,数据中心集中化、规模化、绿色化成为大势所趋。

赛迪顾问资深分析师袁钰表示,随着数据量的爆发式增长,整个社会对于算力的需求不断激增,而强大的计算能力需要海量服务器来支撑。受限于数据中心建设面积和环保规定,增加单机柜功率密度成为调和不断增长的算力需求和有限的数据中心承载能力的关键解决方案。

大量数据吞吐和运算使得作为人工智能、大数据等新兴技术“大脑”的数据中心面临着前所未有的能耗和散热挑战。在此背景下,应用液冷技术和液冷服务器等设备的液冷数据中心应运而生,为数据中心的冷却提供了新的解决思路。

液冷是指使用液体取代空气作为冷媒,为发热部件进行换热,带走热量的技术。液冷技术的高效制冷效果有效提升了服务器的使用效率和稳定性,同时使数据中心在单位空间布置更多的服务器,提高数据中心运算效率,兼具节能降噪的优势,余热利用也可以创造更多经济价值。液冷的应用前景广阔,根据赛迪顾问估算,2025年中国液冷数据中心市场规模将超千亿元 。

不过虽然液冷技术具有诸多好处,但是在实际落地过程中却面临很多挑战,比如液冷设备品牌兼容存在问题、服务器匹配液冷设备导致的成本上升等。

曙光引领液冷技术

中科曙光先进计算资深专家吉青博士表示,先进计算成为新一代信息技术的核心,而液冷为先进计算带来了诸多好处,比如节能、性能提速、高度集成等。中科曙光将先进的浸没相变液冷技术应用在硅立方中,颠覆了传统的制冷方式,突破了风冷技术的冷却极限,将服务器芯片、主板在内的所有计算部件浸没于液态冷媒中,通过液体相变为气体带走热量,实现高效散热。

得益于创新设计,硅立方单机柜功率密度可提升至160kW,是传统风冷数据中心的4-5倍。而PUE(评价能源效率的指标)突破性降至1.04,全球数据中心PUE平均值为1.58,硅立方将能效比提升超30%。若全部采用硅立方浸没液冷计算机,全国数据中心每年可节电400亿度,相当于1/3个三峡大坝的发电量。

在本届中国IDC产业年度大典中,中科曙光旗下专注基础设施研发的子公司曙光数据基础设施创新技术(北京)股份有限公司(以下简称曙光数创)提出的冷版式液冷服务器解决方案荣获了“2020年度中国IDC产业最佳节能解决方案奖”。

曙光数创高级副总裁姚勇表示,新基建中算力基础设施建设为数据中心迎来了新的发展机遇。但是数据中心发展面临能耗挑战和算力瓶颈解放。为此,曙光液冷技术早于2011年便开始探索,历经“冷板式液冷技术”、“浸没液冷技术”和“浸没相变液冷技术”三大发展阶段,于2016年率先在全国开始浸没式液冷服务器大规模应用的研发,2019年实现全球首个大规模浸没相变液冷项目的商业化落地。

但是液冷数据中心面临诸多挑战:不统一的行业标准,不同厂家的不同结构的液冷服务器和液冷基础设施不兼容,导致客户必须购买同一品牌,购买自由度受到极大限制;液冷制冷能力利用不足,浸没相变液冷的单机柜制冷能力远超目前服务器的散热要求,只有寻求高密度服务器的设计突破,才能得到最大化的液冷技术收益。

针对这种情况,曙光冷板式液冷刀片服务器TC4600E-LP借助创新设计,直接针对于处理器和内存进行部件级的精确制冷,而且液冷是来自于中高温的水作为冷媒,可以实现全年的自然冷却;通过对风冷刀片服务器进行冷板式液冷改造设计,借助风液混合的方式解决数据中心能耗的问题,实现高效率、性能优、TCO低、稳定性高、噪音低、维护方便等好处。

曙光数创高级副总裁张鹏博士告诉记者,现在行业将液冷分为直接冷却和间接冷却。目前直接冷却以浸没式液冷技术为主,又可分为相变和非相变两种。间接冷却以冷板式液冷技术为主。“曙光认为冷板式和相变浸没的解决方案是未来的方向,毕竟冷板式液冷技术照顾了用户运维使用习惯,在成本、可靠性方面是最佳选择。”

张鹏博士说,因为数据中心涉及供电和制冷等,曙光的优势是提供全面的整体标准化液冷解决方案,包括微模块产品和液冷基础设施产品,具备简易模块化设计、创新节能冷却技术、多场景需求匹配等特点。

尽管近年来部分企业和协会推出了部分液冷细分领域标准,但是液冷产品的质量和规格仍然参差不齐。因此,需要制定科学且完备液冷行业标准,对发热设备和器件、冷却液体、液冷设备及运维等各个方面进行统一的要求,以此提高行业共识度,促进厂商之间的技术交流和对话,规范液冷市场健康发展。

在张鹏博士看来,液冷市场需要标准,要形成统一的标准之后才能实现模块化、通用化。曙光从2018年就是标准化研究,截至目前,曙光拥有液冷核心专利近50项,部署的液冷服务器已达数万台,居国内市场份额之首。“最终市场还是需求驱动,特别是用户在大型与高性能计算数据中心功耗方面的需求才能真正推动液冷技术的应用。”

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