算力需求飙升的当下，数据中心有哪些低碳演进之路？

“以ChatGPT为代表的新的人工智能时代已到来。”华为轮值董事长胡厚崑表示,所有的个人、工业应用都将被这种新的人工智能所改写。以ChatGPT 为代表的人工智能应用在运行需要依赖于数据中心提供的庞大计算资源和数据存储空间。数据中心提供了强大的计算能力以应对ChatGPT大规模的计算需求,使ChatGPT得以实现提高数据处理、生成文本质量等多个方面的性能提升;数据中心的大规模存储能力可以在保证数据的可靠性、安全性和高效性下,存储ChatGPT所需要的海量训练数据和推理数据。

数据中心是ChatGPT运行的关键基础设施之一,为ChatGPT和其他自然语言生成模型的快速发展提供了强有力的支持。随着人工智能热潮对数据处理和存储需求的激增,据Statista预计,到2024年,超大规模数据中心的数量将从五年前的500个增加一倍。到2030年,人工智能算力将增长500倍。这使数据中心的可持续性已成为重要的问题,将商业弹性的概念与地球和社会的未来交织在一起。

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实现数据中心的可持续性发展,制冷环节至关重要

在碳达峰、碳中和的目标背景下,绿色低碳数据中心建设成为大势所趋。就在前不久,相关部门印发关于《绿色数据中心政府采购需求标准(试行)》的通知,要求采购人采购数据中心相关设备、运维服务时,按照《需求标准》实施相关采购活动,有力重申:从2023年6月起数据中心PUE不高于1.4,2025年起数据中心PUE不高于1.3,并明确强调该标准将于2023年6月1日起施行。

如今高性能计算产业酝酿绿色变革,也对高性能计算基础设施提供商探索新路径、新理论、新技术,以及监测核算等提出了全新需求。对此,业界众多厂商也不断在打造绿色数据中心的道路上推陈出新,其中西门子凭借在数据中心领域的专业知识和技术实力,为业界提供了高效、可靠、安全和绿色的数据中心解决方案。

要知道数据中心的能源消耗大部分就是冷却,而西门子具有全球前三的制冷系统,可以帮助数据中心减少制冷这一环节的能耗,获取良好的电源使用效率(PUE)数值。西门子通过楼宇综合管理平台Desigo CC将系统控制、设备、末端机房三个层级串联起来,打造整体的制冷系统体系,为数据中心打造稳定、舒适的空间环境。针对数据中心机房侧制冷系统,西门子可以提供完整的机房优化冷却方案WSCO,该方案应用后会根据机架IT负荷的输出,动态匹配每个机架冷却的输出量。据悉,应用WSCO解决方案后,用户可以了解各个机组对机架温度的影响,不断优化每个风机或风扇的输出功率,使机房内气流达到动态平衡的效果。

重构制冷系统是数据中心降低PUE的重中之重。相比传统风冷数据中心,液冷具有高能效、高可靠性、高可用和高密度等特性。据悉,阿里云把服务器“泡水里”的单相浸没液冷技术已经走在了业界前沿。阿里云杭州仁和的数据中心是全浸没式液冷数据中心,整体节能超70%,年均PUE低至1.09,每年可省电7000万度,足够西湖周边所有路灯连续点亮8年。

优化数据中心的运维,也是提供可持续性发展KPI的关键之一

由于市场需求的爆发式增长,数据中心管理人员往往被迫少投入、多产出,同时还承受着优化正常运行时间、降本增效以及节能减排的巨大压力。根据国际正常运行时间协会(Uptime Institute)调研结果,有40%的组织表示人员违规或不规范操作是过去三年间导致重大故障的罪魁祸首,而采用一套对用户友好的自动化管理工具能大幅减少这种错误出现的机率,提高数据中心的整体效率。霍尼韦尔的数据中心管理平台(Data Center Suite)是一款以结果为导向的软件解决方案组合,能够帮助数据中心管理人员和业主优化正常运行时间,提高工作效率,确保关键资产健康状态,降低运营成本,同时提高可持续性发展KPI的可见性。

相比以往从不同系统中手动收集数据,Data Center Suite能将自运营技术(OT)和信息技术(IT)数据自动汇总到单一来源,实现对关键基础设施的主动监测和管理。该解决方案能帮助运维人员诊断警报并分析问题根源,通过执行工作流程来对不同情况进行分类,缩短响应时间并减少人为出错的隐患。通过人性化的用户体验大限度减少技术人员的认知负担,它能针对现场特定情况主动生成建议,从而优化正常运行时间并确保对服务协议(SLA)的遵从性。此外,它还能提供关于站点的能源使用和碳排放的认识。

另一方面,聚焦数据中心基础设施创新的华为也推出了相应的解决方案iManager NetEco6000新一代机房管理系统,实现了对中大型数据中心,以及多数据中心实施统一智能管理,拥有对数据中心动力、环境、能耗的试试数据、设备状态、告警灯管理功能。能够确保数据中心运维流程遵从提升可靠性,辅助经营分析提升数据中心的收益,为用户节约运营成本的同时,极致优化能效。

华为iManager NetEco6000可以广泛应用于ISP、运营商、银行总部、政务云等众多大型数据中心,以及金融垂直系统、轨道交通、机房代维供应商等多数据中心集中管理场景。此外,华为通过柔性拓展的物理构架和模块化设计思路,华为iManager NetEco6000数据中心基础设施管理系统,既能够对单个数据中心基础设施进行管理,也能够对多个分地域的数据中心基础设施进行集中统一的管理。相比传统数据中心管理系统,华为iManager NetEco6000数据中心基础设施管理系统能够通过智能化设备故障自诊断,电子巡检及移动App等工具提升运维效率50%。基于AI的iCooling节能算法实时优化数据中心能效,实现同等条件下能效提升8%。

从电源效益入手,打造性能与能耗兼顾的数据中心

庞大的能源消耗带来的不只是电费的增加,还有与日俱增的ESG压力,因此企业必须在使用高性能数据中心的同时,优化电源管理效益。作为服务器电源产品的市场领导者,英飞凌着手优化DC-DC设计,协助从业者打造可兼顾性能与能耗两大考量的数据中心,新款的IPOL系列产品TDM3883和TDM3885单输出降压转换器都采用了模组式封装,将电感与电容等离散元件集成至模组内,可节约80%的PCB占板面积。

TDM3883和3885 IPOL是完全集成的单输出降压转换器,能够提供高达3A/4A的连续负载,具有高效、出色的线路和负载调节能力,并且支持4.5 V – 14 V的宽输入电压范围。集成的电感和电容元件减少了外部组件的数量,有利于轻松实现更高功率密度的设计。与分立式解决方案相比,该集成解决方案通过大限度地减少PCB走线来降低寄生参数,提升性能。与此同时,由于封装尺寸极小,为客户的解决方案释放更多的可能性。对于这两款经过优化的电源模块,英飞凌在可靠性测试和成品测试(FT)中对集成的电感和电容元件都进行了严格测试,这进一步减轻了客户的工作量,使得他们无需再进行无源元件的选型和测试。

面对数据中心电源能耗的挑战,全球性的综合电子元器件制造商村田制作所面向数据中心整机柜供电,提供了完整的解决方案。产品系列包含:电源箱,AC/DC电源模块,输入自动切换ATS模块,远程管理单元RMU,电池备份系统以及适配ORV3机架产品等。村田的解决方案通过安全、高性能的集中式供电,追根溯源,提供底层解决方案,有效降低数据中心运行过程中产生的热量,并将其转换为算力,从而提升数据中心的能耗使用效率。此外,村田创新的电池备份BBU模式能够在数据中心发生意外掉电事故时,提供短时间输入电源的切换,以灵活备电方式有效保障数据安全。

在功率半导体方面,村田的MYC0409拥有目前业界高水准的功率密度(5.4kW/inch³),且支持48V输入电压的4倍率变比降压DC-DC“电荷泵模块。PE24103和PE24108采用创新的两级设计,将电容器分配器充电泵与4相降压调节器结合,高度更低,体积更紧凑。

随着我们将生成式人工智能技术融入日常生活越多,对数据中心的需求就越高,如何实现“节能更大化”是数据中心发展亟待解决的问题。数据中心作为“节碳”先行者不仅要关注自身的低碳运营,还需要在全链条上实现“节碳”。通过采用数字化工具、提高能效、实现供应链脱碳等手段来驱动可持续发展,提高数据中心的可用性,从而推动整个数据中心产业的可持续发展,促进实现ESG长远目标。

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