“綠色計算”目標下的產業(yè)發(fā)展局勢

“綠色化”已經成為一種上升的趨勢，無論是清潔能源、設備回收、綠色建筑等，都是為了保護環(huán)境做出的選擇，甚至有慢慢成為首選的趨勢。計算產業(yè)也不例外，為了減少技術對環(huán)境的影響，提高計算的能效，綠色計算可以說是必行之路。

在IBM的詮釋中，綠色計算是在設計、制造和使用計算機、芯片等其他外圍設備的同時，限制對環(huán)境的有害影響，包括減少來自制造商、數(shù)據中心和終端用戶的消耗能源和碳排放。鑒于落實到用戶身上需要更加復雜的舉措，所以大部分推行綠色計算的行動都是先從制造端與數(shù)據中心上開展的。

加快芯片設計與制造的同時降低碳排放

從設計角度來看，對性能和降低能耗的需求仍是齊頭并進的，比如下一代的GAA 2nm芯片，在提高性能的同時也降低了能耗，實現(xiàn)更高的能效比隨著工藝的推進似乎并不是件難事，但在工藝進展緩慢之后，如何繼續(xù)保證這樣的趨勢就是問題的關鍵了。

已經被采用的措施也很多，力求從各個角度來攻克能耗問題，比如芯片睡眠模式、改善半導體材料的選擇、切換芯片計算架構、提高EDA效率等等。盡管這些舉措對減少碳排放起到的作用有大有小，但足以看出設計上如何實現(xiàn)綠色計算的靈感遠遠沒有枯竭。

制造端的問題就比較難解決了，這牽扯到供需關系和各個地區(qū)的能源結構。從2020年起，全球陷入了一場曠日持久的半導體供應困境，晶圓廠的擴張成為常態(tài)。我們發(fā)現(xiàn)，產能擴張的速度根本跟不上需求增長的速度，這是因為考慮到“綠色化”的目標，晶圓廠的擴張也不再是隨隨便便了，從選址、能源供給、施工建造等等方面都要經過嚴格的環(huán)保評審。

以臺積電為例，臺積電在2017年到2020年這個智能手機SoC發(fā)展的黃金時間段里可謂賺得盆滿缽滿，但與此同時每年的碳排放也在逐級增長。2020年，臺積電的二氧化碳排放當量已經達到了1700萬噸，而這還是在臺積電2018年發(fā)布了《氣候變化聲明》并宣稱采取一定措施的結果。

臺積電在2021年再次發(fā)布一份報告，并承諾短期目標是將2025年實現(xiàn)零排放增長，中期目標即在2030年將碳排放降至2020年的水平，長期目標則是在2050年實現(xiàn)凈零碳排放。但考慮到臺灣省的發(fā)電主力依然是火電組成，臺積電的間接碳排放可能無法達成這些目標。所以臺積電在幫助芯片減少碳排放的同時，自身卻在掙扎于減少碳排放和完成業(yè)務目標的沖突中。

國內的綠色計算產業(yè)
對于中國來說，綠色計算是勢在必行，從以上統(tǒng)計數(shù)據可以看出，2020年之前，國內的二氧化碳排放是在持續(xù)上升的，雖然從2010年起上升幅度減緩，但相較其他國家與地區(qū)更有效的減碳措施相比，國內在這方面做得還是不夠的。這也是為何近年來國家開始緊盯雙碳目標，開展“東數(shù)西算”工程的目的。

2016年，在工信部的指導下，華為、聯(lián)想、戴爾、中科院計算所和Arm等企業(yè)及單位，共同成立了綠色計算產業(yè)聯(lián)盟，涵蓋了芯片廠商、服務器廠商、軟件廠商和相關的研究機構和高校，該聯(lián)盟已經推出了《綠色計算服務器可信賴測試方法》等一系列測試標準。

值得一提的是，該聯(lián)盟的宗旨是以ARM計算芯片技術等開放技術為基礎的，所以主要面向的還是已經推出的一系列ARM服務器芯片，比如阿里巴巴的倚天710、華為的鯤鵬920、Ampere Computing的Altra Max?？梢钥闯觯訟RM為基礎架構的服務器芯片未來很可能會成為實現(xiàn)綠色計算目標的主力。

寫在最后

不過即便在政策、聯(lián)盟等因素的推動下，大規(guī)模實現(xiàn)綠色計算還是面臨著不少的挑戰(zhàn)。以國內西部地區(qū)的數(shù)據中心為例，這些數(shù)據中心有一部分是靠政策落地的，而不是根據實際需求來搭建的。而在真正的跨區(qū)域需求調動上還是缺乏靈活性，數(shù)據中心的空置率依然較高，可以說綠色能源到位了，但綠色運營還未到位。

至于基于ARM的服務器計算芯片雖然已經實現(xiàn)了超越傳統(tǒng)x86機器的能耗比，但在應用生態(tài)上仍不算完整，目前還是只有容器與虛擬化、數(shù)據庫和云游戲之類的云原生應用上線，計算負載的大頭還是在x86機器上，只有完成了更多的應用遷移，才能將ARM的能耗比優(yōu)勢充分體現(xiàn)在數(shù)據中心上。