數(shù)據(jù)家,idc官網(wǎng),算力,裸金屬,高電機房,邊緣算力,云網(wǎng)合一,北京機房,北京云計算,北京邊緣計算,北京裸金屬服務器,北京數(shù)據(jù)服務器,北京GPU服務器,高算力服務器,數(shù)據(jù)機房相關技術新聞最新報道
生成式AI和各種大模型給我們帶來全新的應用體驗，也對算力提出了更高的需求。對于數(shù)據(jù)中心運營管理者而言，由于GPU服務器的功率密度大幅提升，對數(shù)據(jù)中心的制冷設備和技術提出了更高要求。因此，他們除了關注算力本身之外，也更加關注數(shù)據(jù)中心功耗與散熱所帶來的各種問題。
在AI算力需求的強力驅(qū)動下，數(shù)據(jù)中心GPU服務器的數(shù)量大幅增加，所帶來的功耗問題日益突顯。我們知道，數(shù)據(jù)中心單機柜風冷的極限總功率為15kW，在機柜上架率不變下，GPU服務器所帶來的功率增長已經(jīng)逼近單機柜的極限值。然而，GPU的功耗還在不斷地增長。
今年NVIDIA GTC2024上，英偉達正式發(fā)布了GB200旗艦級GPU，這款產(chǎn)品包括兩個 GPU內(nèi)核，每個內(nèi)核功耗約為1200W，同時還擁有兩個Arm CPU，功耗在300W左右，那么僅僅這個產(chǎn)品的總功耗就達到了恐怖的 2700W左右。不難發(fā)現(xiàn)，面對高功耗高密度場景，傳統(tǒng)的風冷顯然已經(jīng)無法滿足能耗和散熱需求，液冷技術以超高能效、超高熱密度等特點，成為智算中心溫控解決方案的必選項。
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北京最新發(fā)布的《北京市算力基礎設施建設實施方案（2024—2027年）》對智算中心運營綠色化提出了明確的指導意義，指出本市新建和改擴建智算中心PUE值一般不超過1.25，年能耗超過3萬噸標煤的大規(guī)模先進智算中心PUE值一般不超過1.15。推進本市存量數(shù)據(jù)中心升級改造，到規(guī)劃期末所有存量數(shù)據(jù)中心PUE值均不高于1.35。
今年初，上海市通信管理局等11個部門聯(lián)合印發(fā)《上海市智能算力基礎設施高質(zhì)量發(fā)展 “算力浦江”智算行動實施方案（2024-2025年）》（以下簡稱《方案》）提出，到2025年，本市智能算力規(guī)模超過30EFlops，占比達到總算力的50%以上。其中，在綠色智算效能方面，《方案》要求到2025年，市新建智算中心PUE值達到1.25以下，存量改造智算中心PUE值達到1.4以下。智算中心內(nèi)綠色能源使用占比超過20%，液冷機柜數(shù)量占比超過50%。
實際上，浪潮、曙光、聯(lián)想等服務器廠商都在先后投入到液冷技術的研發(fā)上，并推出了自己的專利產(chǎn)品。
液冷散熱系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于較高的散熱效率和更低的能耗。
我們知道，在傳統(tǒng)風冷數(shù)據(jù)中心中，用于設備制冷散熱的能耗高達40%，且散熱效率并不高。受其限制，數(shù)據(jù)中心常規(guī)風冷一般設計為8-10kW的單機柜密度。由于液冷技術的導熱能力是空氣的25倍，帶走熱量是同體積空氣的近3000倍，可輕松擁有30kW以上的單機柜密度。
與此同時，部署液冷散熱系統(tǒng)之外，由于數(shù)據(jù)中心不再需要部署大量的空調(diào)制冷系統(tǒng)，因此能夠節(jié)省大量的空間，進一步提高在單一機房內(nèi)的機柜部署密度，提升數(shù)據(jù)中心單位面積利用率。
雖然數(shù)據(jù)中心液冷散熱系統(tǒng)擁有諸多的優(yōu)勢，但同樣存在許多挑戰(zhàn)。目前來看，主要存在以下幾個方面的難題：
一是缺乏統(tǒng)一標準。無論是冷板式液冷技術，還是浸沒式液冷技術，目前行業(yè)還沒有一個統(tǒng)一的技術和建設標準，雖說百花齊放的狀態(tài)更有利于技術的發(fā)展，但同時不同的標準也給企業(yè)帶來了選擇難題和后期管理維護難題。
二是建設成本過高。相較于傳統(tǒng)的風冷式散熱，液冷數(shù)據(jù)中心的建設成本仍舊過高。另外，在一些老舊數(shù)據(jù)中心的改造方面，投入成本過高。
三是后期管理維護難度大。液冷技術發(fā)展快，且缺乏統(tǒng)一的技術和建設標準，給后期管理維護帶來了較大的難題。
四是安全問題。由于材料、制造工藝、連接方式、維護使用等多種因素的影響，冷板與電芯之間的密封性可能會導致冷卻液泄漏的風險。泄漏不僅會損害系統(tǒng)的性能和可靠性，還可能對周圍環(huán)境造成污染和安全隱患。
目前，主要的液冷散熱技術主要有以冷板液冷系統(tǒng)為代表的間接液冷技術和以浸沒式液冷系統(tǒng)為代表的直接液冷技術。由于兩者在散熱設計上不同，散熱效率也有著很大的不同。
一）間接液冷散熱技術
間接散熱技術是通過冷板等介質(zhì)與CPU、內(nèi)存、GPU、硬盤等表面進行接觸，利用冷卻液的流動，將熱量帶走。除了冷板等介質(zhì)之外，間接液冷散熱技術還包括熱交換器、管路、泵、冷卻液、控制系統(tǒng)等部件。
目前，冷板式液冷系統(tǒng)已經(jīng)成為間接液冷散熱技術的主要解決方案。間接液冷散熱技術的主要優(yōu)勢在于不需要改變現(xiàn)有服務器的形態(tài)，設計技術難度低，部署難度相對較小，后期運維管理難度相對較低。此外，由于冷卻介質(zhì)大都采用乙二醇水溶液，成本更低。
不足之處在于散熱效率相對較低，并且由于組件較多，故障率相對要高一些。目前，冷板式液冷系統(tǒng)已經(jīng)成為大部分數(shù)據(jù)中心的選擇方案。
二）直接液冷散熱技術
直接液冷技術是將CPU、GPU、主板、內(nèi)存等直接與冷卻液進行接觸，通過冷卻液體直接流經(jīng)硬件表面吸收并帶走熱量。目前，直接液冷散熱技術有浸沒式液冷系統(tǒng)和噴淋式液冷系統(tǒng)，根據(jù)冷卻介質(zhì)是否發(fā)生相變又可分為單相浸沒式和相變浸沒式。
與間接散熱技術相比，直接液冷技術的液體與熱源之間沒有中間傳導介質(zhì)，熱量能夠更直接地傳遞到液體中，因此散熱效率更高。不過，直接液冷技術由于需要對整個數(shù)據(jù)中心進行重新改造與設計，因此難度更高，部署成本也更大。
目前，直接液冷技術主要用于對散熱效率要求較高的場景中。
毋庸置疑，液冷散熱系統(tǒng)一定是數(shù)據(jù)中心未來主流的散熱技術。
目前來看，冷板式液冷系統(tǒng)由于更加成熟，因此將成為率先進入數(shù)據(jù)中心的主流液冷散熱技術，而影響冷板式液冷散熱技術普及的成本、運維、安全等問題，也將隨著技術的發(fā)展，以及標準的統(tǒng)一得以解決。
當然，隨著技術的不斷發(fā)展，浸沒式液冷系統(tǒng)也將被廣泛應用到高密度的新建數(shù)據(jù)中心，進一步提高數(shù)據(jù)中心的散熱效率，并大幅提升算力水平。
