高温应战科技公司数据中心,液冷将成商场主导
2023-08-14|来源:远大期货
生成式人工智能在互联网职业掀起了一波浪潮,大模型也带来了数据中心职业又一次高速展开的时机。相关工业协同迭代,液冷将迎来要害的一年。
一位从事数据中心建造的专家向《银杏科技》表明,目前国内数据中心液冷运用份额约为10%,展开前景巨大。
跟着大模型运用的快速增加,国内部分液冷计划供货商本年上半年销售额较上一年全年增加了100%,估计全年销售额较上一年增加将超越300%。数据中心规划进步,让业界遍及认为液冷将在未来几年内敏捷成为数据中心职业的*主导。
据《我国通讯院》发布的数据显现,上一年我国数据中心规划稳步增加,依照规范机架2.5kW来核算,2022年我国数据中心机架规划到达670万架,近五年的年复合增加率超越30%。其间大型以上数据中心增加更为敏捷,2022年末规划达540万架,占比达81%。
外部环境的变迁也让商场对液冷的需求日盛。操控碳排放的硬性要求之外,跟着全球均匀气温纪录被不断改写、高温成为常态,数据中心也需求处理高温对其正常作业的阻碍。
2022年7月,遭到全球热浪的影响,亚马逊公司在伦敦的一座数据中心因为高温而导致宕机,一周后,谷歌和Oracle在英国保管的云服务和服务器也因为冷却问题而停机。同年9月,坐落加州的推特数据中心也因45摄氏度高温停摆。
2023年夏日,当创纪录的高温再次席卷全球,职业也在不断推出更有用的降温方法以应对新的应战,液冷数据中心逐步成为标配。
高温突击数据中心
数据中心,尤其是科技公司新建的大型数据中心,往往并不扎堆在一线城市,而是散布在内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等省区。会集在这些区域的原因和气温有关:高温会下降其工作功率,进步工作本钱,均匀气温越低的区域越受数据中心喜爱。
数据中心工程师陈锋表明,数据中心的温度需求操控在22摄氏度左右。最高功能的处理器通常会带来高频和多核特性,较低的温度能够使具有动态频率调理才干的CPU、GPU等运算设备能够以较高频率安稳工作,设备的工作寿数也会得到进步。
因而,处理最高功能处理器的散热问题,就意味着服务器生产力的进步。
相反,一旦机房温度过高就会导致设备宕机。这是电子设备的物理特性决议的,机房设备中有许多电子元件,在作业时会发生很多的热量。假如不能及时散热,就会影响机房功能。通讯设备遵从“10摄氏度规律”,即温度每升高10摄氏度,设备的可靠性就会下降25%。
“磁盘地点的环境温度假如高于70摄氏度就会开端呈现损坏,当温度继续高于100摄氏度时就会彻底损坏,” 数据中心工程师陈锋表明,“机房设备里的电容在高温环境下会使电介质溶液傍边的水分蒸腾增大,下降容量,缩短寿数。”
因而,数据中心需求很多制冷设备和电力对机房进行制冷。接连的高温气候简单导致制冷设备超负荷作业,终究发生毛病,然后导致数据中心瘫痪。
高温气候对供电系统也是一个检测,供电压力巨大的状况下或许会发生突发性断电,影响设备功能,乃至损坏设备。高温气候还会让机房内的空气变得枯燥,发生静电,影响设备作业乃至引发火灾。
关于数据中心来说,高温无疑是*的敌人之一。2021年我国数据中心耗电量为2166亿kWh,占社会总耗电量的2.6%,相当于1.3个上海市的总社会用电量,而其间用于散热的能耗占比超越40%,更是占到了非IT能耗的80%。
因而,气候凉快的区域成为了数据中心职业的心头好。内蒙古自治区*的数据中心集群地点地和林格尔年均匀最高气温约15摄氏度,年均匀气温为3.5至8摄氏度;贵州省*数据中心核心区地点的贵安新区,年均匀最高气温约18摄氏度,年均匀气温为15摄氏度。
作为我国北方和南边*的数据中心地点地,和林格尔和贵阳都能够称得上是凉快,也因而分外遭到数据中心职业的喜爱。
进入液冷年代
尽管低温有着满足的吸引力,但并非一切数据中心都能够搬迁到这些区域。
高温气候的常态化、碳排放要求、能源价格的上涨也让职业不断寻觅新的突破口。种种条件约束下,液冷成为了近年来新建造数据中心的*计划。
从事数据中心建造的田文靖告知《银杏科技》,传统数据中心一般挑选直接下降机房内的气温,也便是运用空气作为冷却介质。空调降温的功率较低,高密度数据中心中冷却系统的功率常常会超越100kW,噪声超越95分贝,作业人员有必要戴降噪设备才干进入机房作业。
此外,当数据中心中假设了很多服务器时,房间内会呈现显着的温度分层状况:热空气会集合在房间上部,冷空气则集合在脚底,这会让同一个机架上不同高度的设备取得不同的降温作用,影响设备的工作。
液冷数据中心的原理与空调十分相似,都是运用比热容较大的液体将设备作业发生的热量转移到室外,依据设备与液体不同的触摸方法能够分为冷板式、喷淋式、浸没式等,运用的液体也包括矿物油、氟化液等品种。
在建造进程傍边,液冷数据中心的建造与保护本钱遍及较风冷数据中心更高。田文靖表明,液冷数据中心需求更精密的办理。冷却系统办理不善或许会导致冷却液腐蚀、堆积、微生物成长,终究使数据中心冷却功率下降,乃至或许呈现宕机、损坏设备的成果。因而,液冷数据中心的保护本钱也较风冷数据中心更高。
但这些都无法掩盖液冷数据中心*的优势——节能。比较以空气介质,冷却液的导热系数是空气的6倍,热容是空气的1000倍,因而,液冷能够让冷却液的传热次数更少,容量衰减更小,冷却功率更高。
液体冷却的传热比空气冷却的传热系数高数百倍,所需的施行空间也更小。数据中心50%-80%的散热都能够经过液体转移到外部冷却塔,削减冷却塔的运用,终究下降PUE。
PUE指全年数据中心总能耗与IT设备能耗的比值,越挨近1,意味着数据中心用于散热的能源消耗越小,数据中心就越省电。风冷数据中心均匀PUE约为1.3,液冷数据中心PUE往往更低。
田文靖泄漏,阿里云数据中心上一年进行测验的浸没式液冷系统,*能够到达年均PUE1.09;京东云数据中心在2021年换用冷板液冷后,PUE从1.3下降到了1.1,反映在电量上,一个14kW的机柜一年能够节约31000多度电,发生的经济效益和环境效益足以抵消液冷中心的额定建造与保护本钱。
新环境、新应战、新机会
液冷相关于风冷数据中心有着无法代替的优势,其间包括的商业价值不容忽视。
商场分析组织估计,到2026年,液冷数据中心商场的初始估值从2018年的14.3亿美元增至1205亿美元,年化复合增加率达30.45%。
关于数据中心需求更高的通讯职业也将液冷的普及化提上了日程。在技能上,不少厂商都在数年前开端提早布局液冷技能,中科曙光、华为、阿里、联想、浪潮等国内企业对液冷技能均有储藏,近年来更是不断加大在液冷技能研制方面的投入。
三大通讯运营商也活跃拥抱液冷。
2023年6月,移动、联通、电信三大运营商联合发布《电信运营商液冷技能白皮书》,宣告将从本年起展开技能验证,验证液冷技能功能,下降PUE,储藏规划、建造与保护等技能才干,终究在2025年展开规划运用。
相关于海外企业,我国自研液冷技能并不落后,而在运用层面则具有更多商业实践事例,整体竞争力上现已处于*位置。
但作为新式商场,液冷职业也存在着缺少统一规范、产品仍在迭代的问题。
与有着完善职业规范的风冷设备不同,因为液冷计划中机柜与服务器深度耦合,依据不同的液冷计划和中下游供货商,服务器与机柜相结合的方法、接头尺度、冷却液规范等零部件和设备也各有不同,互不兼容,严峻搅扰了职业的展开。
职业头部科技企业也认识到了这个问题,2021年4月,我国信通院牵头,阿里巴巴、百度、腾讯、美团、京东、我国电信、我国移动、3M等企业一起发布了5项数据中心液冷职业规范;中科曙光、英特尔等计划提供商也提出了各自的液冷数据中心建造规范。
整体来看,处于商场竞争前期阶段的液冷职业仍然缺少统一规范。
此外,近些年数据中心职业蓬勃展开,各种全新的降温技能也在不断呈现,液冷设备及其周边系统的架构也在不断演进傍边,乃至有部分计划已选用耐高温服务器,从本源进步一步下降散热需求,简化冷源架构。
面临不断演进的数据中心建造计划,液冷初期出资高、全生命周期本钱高就成为了液冷数据中心建造时不得不考虑的要害因素。
尽管液冷职业仍在展开前期阶段,但其间包含的潜力已不容忽视。作为技能迭代最要害的基础设施之一,液冷数据中心的展开不只会纵向渗透到不同职业,也会横向与人工智能、边际核算和5G其他技能相结合,支撑其他技能落地的一起,也在实践运用中完善本身系统。
大模型带动相关工业协同展开,也要求工业链上下完结技能迭代,进入新工业范式。液冷的迸发可作为一个提示:机会出现之际,商场需求更多想象力。