浪潮信息赵帅:浪潮信息液冷方案为数字经济提供绿色算力

北京2022年5月9日 /美通社/ -- 今年一季度,北京数字经济实现增加值 3873.6亿元,首次占地区GDP比重超过四成,率先让数字经济成为经济转型发展的新动能。浪潮信息作为科技创新助力数字经济发展的标杆企业接受采访,浪潮信息数据中心产品部总经理赵帅表示:"发展数字经济,需要效率更高、更环保的算力。"

目前,中国整体的数据中心 PUE的平均水平基本上在1.8左右,PUE每降低0.1,相当于减少碳排放753万吨,也就相当于种了大概4亿棵树。采用液冷整机柜服务器,能够把数据中心的PUE降到1.1,这是一个非常好的节能降碳的措施。

液冷是数据中心产业发展的必然需求

随着数字经济的普及,以及"新基建"等相关政策的推动,我国数据中心行业进入了发展高速期。根据科智咨询发布的《 2021—2022年中国IDC行业发展研究报告》显示,截至2021年底,中国在运营IDC机柜数量超过200万架,相比去年增长超过20%。而随着"东数西算"工程的开启,预计未来两年的增长还会加速。

数据中心规模的高速增长,对能源供给的充足和稳定也产生了更高的要求。 2021年,国内数据中心总耗电量达到2166亿千瓦时,占社会用电量2.6%,相当于同年1.3个上海市的总社会用电量。预计到2030年,中国数据中心总耗电量将达到5915亿千瓦时,占全社会用电量的5%。在数据中心生命周期的费用占比中,电费占比高达57%,是IT设备和基础设施出投资的近两倍。庞大的用电量,带来的也是用能成本的飞速增长。

 另一方面,芯片的功耗和服务器的功耗都在逐步上升,与之对应,单机柜的功率密度也在不断增加。基于近10年来中国服务器出货量和功率数据,中国新上架服务器总功率变化从2012年的69万千瓦时提升到了2020年的562万千瓦,增长了8倍,2020年数据中心平均机柜的功率密度大约是8.5千瓦/机柜,相比于2011年,年复合增长率大约是15%。随着算力的发展,CPU功耗也在不断提升,这带来服务器功耗逐步上升。同时,云计算、边缘计算、人工智能等技术应用对数据中心功率密度的需求逐步升高。

面对高功耗芯片、高密度机柜的需求,风冷散热容易导致服务器局部热点的问题愈发突出,影响芯片性能。这时,液冷成为新型数据中心的重要选择。液冷支持 高功耗芯片,适合 250W以上中高功耗芯片冷却,芯片温度降低达20摄氏度 ;满足PUE限制,可实现数据中心PUE低至1.1,对比风冷节能高达70%;液冷单机柜密度超100kW,对比风冷,提升10倍以上。

打造高密、低碳,敏捷交付、智能运维的液冷数据中心

液冷数据中心建设既要发挥液冷高效、节能、高密的特点优势,又需要综合考虑客户的实际需求、客户应用的行业现状、数据中心所在地政策要求、以及客户所在行业的关注焦点的差异等,从全生命周期的角度来对比一个技术的成本、收益作出最终决定。

对于新建绿色液冷数据中心,浪潮信息从基建设计阶段即进行纯液冷化的规划,最大化发挥液冷的优势,包括不同于传统风冷室外环境的自然冷源的大温差的设计,室内预制化管路与环网设计,定制化的整机柜架构设计以及高功率密度的配电系统设计等,兼顾 PUE低于1.3的绿色目标以及快速交付等商业需求。

由于数据中心寿命远超 IT设备,传统老旧数据中心的液冷化改造也将是未来几年的重点,浪潮信息提出了风液式和液液式的两种改造模式。如客户室外侧水冷无法部署,机房改动困难,风液式改造可以实现0改动液冷化,让客户更快更直接的使用液冷设备。液液式改造则尽可能实现风冷空调机柜复用,室外冷源复用,新增液冷系统部件以及高功率的配电部件,用最小的系统改动来实现液冷的性能优势的最大化。

综合考虑了液冷数据中心建设、改造的核心需求,浪潮信息实现了从核心部件到整体方案的全方位的覆盖。在核心部件层面,浪潮的高密服务器, AI服务器以及通用服务器已全系支持液冷,并同时开发出冷量分配单元,液冷整机柜、液冷接头分集水器、液冷集成冷源等核心液冷基础设施。在系统方案层面,浪潮从前期的规划咨询,中期的设备定制,后期的交付施工,提供端到端的服务,为客户打造从全生命周期考虑的优秀 液冷方案。

液冷以"液"代"风"带来优秀 散热性能的同时,对设备运行可靠性及安全性提出更高挑战。为此,浪潮信息建立了亚洲最大 的液冷数据中心研发生产基地,可支持冷板 节点整机柜等快速插拔、换热、流动等整体性能与功能测试,构建了从研发、测试、生产、交付的全链条液冷制造能力。在液冷核心部件冷板设计上,浪潮信息在"型"与"制"上下功夫。芯片换热的关键在于冷板内铲齿结构,浪潮信息通过精密控制铲齿排列方式、铲齿厚度和间距等减少热阻,同时考虑降低流阻,针对不同冷板结构及冷却液,在热阻和流阻之间寻找最优解,最大化提升冷板散热效率。在冷板加工设计方面,浪潮信息精密加工工艺使铲齿厚度和间距可低至0.1mm,正负 50μm 的严格工差确保冷板内部流道与整体加工精密度,使冷板与各部件结合处达到最佳受力度,从而最大化实现冷板的散热性能。在冷板材质方面,浪潮信息采用高导热率纯铜材质基板提升冷板型材整体可靠性,先进焊接工艺使冷板在十几个大气压下依然稳定,不会变形与泄露。此外浪潮信息还与知名 高校实验室合作探索优化冷板材质,持续提升不同材质的耐腐蚀性、抗氧化性和热传导性。对于其他辅助部件的设计测试同样严格:冷板快接头可耐受5000次插拔,保障长期使用可靠性,液冷换热单元等部件出厂前承受震动、跌落、盐雾,霉菌重重实验以达到出厂质量要求。

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