原创 英特尔投资47亿构建巨型实验室所谓何?数据中心已然进入“液冷时代”

2022-5-27 10:52 447 1 1 分类: MCU/ 嵌入式 文集: GPU服务器

英特尔 | 数据中心 | 浸没式液冷

英伟达 | 东数西算 | 液冷数据中心


随着东数西算、数据分析、数据挖掘、医药研发、机器识别等领域的发展,如何构建绿色数据中心越来越成为科研人员的研究方向。下面本文将详细介绍:


一、Intel为何投资47亿研发散热技术?

二、液冷数据中心有哪五大趋势?

三、为何说数据中心进入液冷时代?


CPU功耗冲上400W风冷不够用

Intel投资47亿研发液冷散热技术


随着CPU性能及核心数越来越强大,如何散热也是个重要问题,特别是对数据中心处理器来说,50+核心的至强功耗都上400W了,传统的风冷手段显然已经不够用,为此Intel宣布投资47亿人民币研发全新的液冷散热技术。新建20万平方英尺(1.85万平方米)的大型实验室,专注于研发创新的数据中心技术,解决散热、冷却等问题。


这项投资是为了应对数据中心消耗约 1% 且不断增长的全球电力需求,约占全球碳排放量的 0.3%。英特尔表示:“投资标准化冷却技术和研发以促进未来的创新,加强了英特尔对更可持续技术解决方案的承诺。” 研究表明,与传统数据中心的使用相比,具有能源再利用的浸没式冷却可以减少 45% 的碳排放。


这个实验室将建在美国俄勒冈州希尔斯伯勒的琼斯农场园区,预计2023年开放。


实验室将尽一切努力推动英特尔数据中心各种产品的认证和测试,包括Intel Xeon、Intel Optane、网络接口和交换设备、Intel Agilex FPGA、Xe架构、Habana加速器以及正在开发的未来产品。实验室也会举行先进技术演示,让客户和合作伙伴在实验室中观察和测试英特尔产品在数据中心环境中的性能,从而加速新技术在整个生态系统中的应用。


据英特尔员工介绍液冷散热跟常见的水冷不一样,浸没式液冷意味着整个芯片及电路板都要放在充满专用冷却液的机柜中,这种材料的要求很高,具有非常高的介电强度和优异的材料相容性,还要具备透明、无味、不可燃、非油基、低毒性、无腐蚀性、运行温度范围广、热稳定性和化学稳定性高等优点,比纯水要求高得多。


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此外,英特尔推出的业界首款Open IP数据中心浸没式液体冷却解决方案和参考设计,则是一个开放、易部署、易扩展的完整冷却解决方案。Open IP数据中心浸没式液体冷却完整解决方案及参考设计,将首度获得生态系统合作伙伴的授权,与产业实际需求相互契合,英特尔、生态系统合作伙伴和环境将可持续发展,技术合作将创造三赢局面。最初的解决方案和概念验证将由台湾英特尔和整个台湾生态系统分阶段完成,并计划扩展到全球市场。


英特尔第一阶段推出的数据中心浸没式冷却完整解决方案采用单相液体冷却,服务器沉浸在不导电液体中。单一槽体的英特尔参考槽体设计为12U的容量和15kW的散热能力为出发基准,内部兼容通用和模块化两种外形规格,并享有24U、36U、48U、最大达54U和目前可达单一槽体180kW的散热能力。也有未来可配合系统升级提高冷却能力的设计,享有从边缘再到大规模数据中心的极佳扩展性。


在数据中心冷却解决方案方面,台湾具有独特的地位,拥有相当完整的先进冷却和冷却技术的全球生态系统。大约90%的数据中心服务器由总部位于台湾的厂商提供。


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Intel日前已完成Xeon可扩展处理器的概念验证,轻松完成小于1.15的PUE,超过Green Grid联盟的最高级别白金PUE小于1.25。未来,可通过优化系统和服务器设置来设置小于1.07的PUE。目前,许多系统集成商和散热解决方案供应商都表示了很高的兴趣,并将很快完成首个亚太地区数据中心实际应用的概念验证,并逐步推向亚太地区以外的全球市场。


预计2025年,数据中心每个机架的功率密度将大幅提升,英特尔已经开发出30 ~ 180 kW的单相浸没式冷却能力来做对应。


液冷数据中心有哪些优势?


液冷数据中心有以下五点优势:

一、液冷技术的高效制冷可有效提升服务器的使用效率和稳定性

液体导热效果更好,是空气的25倍,温度传递效果更快更好,可以实现IT设备的高效制冷。同时由于液体比热容高,吸收大量热量后自身温度不会发生明显变化,因此可以设定CPU温度。即使服务器遇到突发运行,运行功率的激增也不会导致CPU内部温度大幅上升,保证了CPU在一定范围内超频时不会出现过热故障。


二、应用液冷技术有助于实现数据中心节能

首先,与传统风冷数据中心相比,液冷数据中心省去了空调系统和相应的风冷基础设施,增加了循环泵,可以节省建设成本。其次,与风冷系统相比,液冷数据中心可节能30%左右,有效降低能耗比,可以将PUE(数据中心能效指标)降至1.05,符合绿色数据中心的要求。最后,在相同的散热条件下,液冷系统使用的泵和冷却液系统与传统的空调系统相比噪声更小,可以达到“静音机房”的效果。


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三、应用液冷技术有助于提高数据中心单位空间的服务器密度,大幅提升数据中心的运算效率

液冷数据中心虽然增加了泵和冷却剂系统,但省略了空调系统和相应基础设施的建设,节省了大量空间,可以容纳更多的服务器。同时,液冷技术的冷却能力优良,可以应对高功率密度数据中心的冷却工作,因此液冷数据中心可以配备高密度服务器,从而获得更高的计算效率。


四、液体冷却服务器能够无视海拔和地域等环境影响

数据中心是一个电子设备密集型的地方。影响数据中心正常运行的因素很多,其中海拔很少被提及,但对数据中心的影响很大。海拔越高,大气压力或空气密度越低,导致空气介质冷却效果和空气散热能力降低。对于风冷的数据中心,散热能力下降,温度上升。因此,为了保证数据中心的散热效率,需要降低空调系统的温度,这样会造成更多的能量损失。与空气相比,液体的比热容不受海拔和气压的影响。因此,液冷数据中心在高海拔地区的散热效率与低海拔地区相同,仍然可以保持较高的散热效率,保证高海拔地区数据中心的运行效率和性能。


五、液冷数据中心余热可以创造经济价值

数据中心的IT设备24小时运行,散发着巨大的热能。如果这些热量直接排放到大气中,对环境来说是一种能源浪费。液冷数据中心的热量是以液体为载体,通过热交换可以直接接入建筑供暖系统和供水系统,满足附近居民的供暖和温水供应需求。它不仅节约了能源,还为数据中心创造了额外的价值。


浸没式液冷数据中心把计算、存储及网络设备基于液冷环境进行完全重构,将IT设备浸没在绝缘无腐蚀性的冷却液中,热量被冷却液吸收后直接通过冷却系统高效地传导到外界,打破风冷散热瓶颈且实现PUE逼近1.0,同时密封的箱体保障IT设备不受潮湿、有害气体、振动影响,提升设备可靠性达50%以上。


蓝海大脑作为液冷数据中心的基础设施供应商,在高性能计算环境中提供实时的电源、热能和利用率分析,从而改善服务器的利用率和正常运营时间;通过使用智能配电单元,可以收集实时数据,无需部署昂贵的冗余基础设施;构建实时热图,无需猜测是冷却不足或过度冷却;精细的机架级温度监控能够识别超出范围的温度读数,从而可以立即采取措施;通过实时子组件监控、错误检测、预防性运行状况管理和服务器固件同步,对服务器运行状况进行管理;借助实时监控和管理,可以减少电源故障和其他问题,通过固定组件,控制数据中心的电量使用;通过更为精细的服务器可实现温度可见性。


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数据中心进入液冷时代


“无论从政策角度、市场需求还是技术成熟度来看,数据中心已经进入液冷时代。”在日前举行的“2022数据中心液冷技术研讨会”上,中国电子节能技术协会秘书长吕天文表示,液冷技术的兴起为数据中心节能降耗带来了无限可能。


据悉,液冷技术是指用液体代替空气作为冷媒,与发热部件进行热交换并带走热量的技术。这项技术可以追溯到20世纪80年代。在20世纪90年代,一些通信设备已经应用液冷基站。随着云计算时代的到来,数据中心需要更高的功率和大规模部署。液冷的概念已经正式提出,液冷技术也逐渐成熟。


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目前,随着数据中心的快速发展,能耗的快速增长已经成为数据中心行业发展中不可忽视的问题。“东数西算”工程的全面启动,对数据中心的节能降耗提出了更高的要求。从市场需求来看,传统的风冷技术已经不能满足数据中心散热的时效性要求。数据中心的计算能力由芯片决定,但是随着主流芯片在整个服务器中的功耗不断增长,单机柜功率密度将从现在的4KW、6KW提高到15KW、20KW,传统的风冷技术已经受到了很大的限制。液冷技术不仅能满足数据中心高密度、低能耗的发展需求,还将推动数据中心各种配置和部件的优化和创新,带来持续的优化变革。


据介绍,液体冷却技术根据液体冷媒与热源的接触方式可分为冷板式(间接接触)、喷淋式(直接接触)和浸没式(直接接触)。相比较而言,浸没式液冷技术更能满足节能降耗的需求,已成为数据中心制冷的首选。


据悉,现在很多头部IT公司都加强了在数据中心液冷市场的产品研发力度。据市场权威分析机构预测,到2026年,液冷数据中心市场的初步估值将达到1205亿美元。


据了解,中国在液冷技术方面一直走在世界前列。国内企业对液冷技术有着长期的实践和研究,国内先进的计算厂商已经依托“浸没相变液冷”技术,形成了完整的贴合数据中心需求的液冷方案。结合不同的制冷原理研发出了节能减碳效果更好的方案,实现了绿色节能、集约高效和安全可靠的计算技术。


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据了解,不久前启动的“东数西算”成渝枢纽节点西部(重庆)科学城先进数据中心项目,有望建成国内最大的液冷数据中心。西部(重庆)科学城先进数据中心运营中心主任谢华表示,在节能方面,数据中心采用了浸没式冷却技术、余热回收、绿色建筑、清洁能源(光伏)等多种相关技术。同时,为了全面提升机房散热效率,降低机房整体能耗,数据中心在能源使用、机架选择、散热规划、机房设计等方面做出努力,最终实现数据中心的节能减排目标。


“行业的绿色化、集约化发展已经成为必然趋势。基于多项技术优势和发展潜力,浸没式液体冷却技术将迎来快速发展的机遇期。”吕天文表示,液冷时代已经到来,冷板、浸没等液冷技术将成为“双碳”背景下新型数据中心的标配,浸没式液冷技术将成为未来高密度数据中心的主流必需品。

作者: 蓝海大脑GPU, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3993143.html

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