算力需求飆升的當(dāng)下，數(shù)據(jù)中心有哪些低碳演進(jìn)之路？

“以ChatGPT為代表的新的人工智能時(shí)代已到來(lái)?！比A為輪值董事長(zhǎng)胡厚崑表示，所有的個(gè)人、工業(yè)應(yīng)用都將被這種新的人工智能所改寫(xiě)。以ChatGPT 為代表的人工智能應(yīng)用在運(yùn)行需要依賴(lài)于數(shù)據(jù)中心提供的龐大計(jì)算資源和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。數(shù)據(jù)中心提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力以應(yīng)對(duì)ChatGPT大規(guī)模的計(jì)算需求，使ChatGPT得以實(shí)現(xiàn)提高數(shù)據(jù)處理、生成文本質(zhì)量等多個(gè)方面的性能提升；數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模存儲(chǔ)能力可以在保證數(shù)據(jù)的可靠性、安全性和高效性下，存儲(chǔ)ChatGPT所需要的海量訓(xùn)練數(shù)據(jù)和推理數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)中心是ChatGPT運(yùn)行的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施之一，為ChatGPT和其他自然語(yǔ)言生成模型的快速發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。隨著人工智能熱潮對(duì)數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)需求的激增，據(jù)Statista預(yù)計(jì)，到2024年，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的數(shù)量將從五年前的500個(gè)增加一倍。到2030年，人工智能算力將增長(zhǎng)500倍。這使數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)性已成為重要的問(wèn)題，將商業(yè)彈性的概念與地球和社會(huì)的未來(lái)交織在一起。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)性發(fā)展，

制冷環(huán)節(jié)至關(guān)重要

在碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)背景下，綠色低碳數(shù)據(jù)中心建設(shè)成為大勢(shì)所趨。就在前不久，相關(guān)部門(mén)印發(fā)關(guān)于《綠色數(shù)據(jù)中心政府采購(gòu)需求標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的通知，要求采購(gòu)人采購(gòu)數(shù)據(jù)中心相關(guān)設(shè)備、運(yùn)維服務(wù)時(shí)，按照《需求標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施相關(guān)采購(gòu)活動(dòng)，有力重申：從2023年6月起數(shù)據(jù)中心PUE不高于1.4，2025年起數(shù)據(jù)中心PUE不高于1.3，并明確強(qiáng)調(diào)該標(biāo)準(zhǔn)將于2023年6月1日起施行。

如今高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)醞釀綠色變革，也對(duì)高性能計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施提供商探索新路徑、新理論、新技術(shù)，以及監(jiān)測(cè)核算等提出了全新需求。對(duì)此，業(yè)界眾多廠商也不斷在打造綠色數(shù)據(jù)中心的道路上推陳出新，其中西門(mén)子憑借在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)實(shí)力，為業(yè)界提供了高效、可靠、安全和綠色的數(shù)據(jù)中心解決方案。

要知道數(shù)據(jù)中心的能源消耗大部分就是冷卻，而西門(mén)子具有全球前三的制冷系統(tǒng)，可以幫助數(shù)據(jù)中心減少制冷這一環(huán)節(jié)的能耗，獲取良好的電源使用效率(PUE)數(shù)值。西門(mén)子通過(guò)樓宇綜合管理平臺(tái)Desigo CC將系統(tǒng)控制、設(shè)備、末端機(jī)房三個(gè)層級(jí)串聯(lián)起來(lái)，打造整體的制冷系統(tǒng)體系，為數(shù)據(jù)中心打造穩(wěn)定、舒適的空間環(huán)境。針對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房側(cè)制冷系統(tǒng)，西門(mén)子可以提供完整的機(jī)房?jī)?yōu)化冷卻方案WSCO，該方案應(yīng)用后會(huì)根據(jù)機(jī)架IT負(fù)荷的輸出，動(dòng)態(tài)匹配每個(gè)機(jī)架冷卻的輸出量。據(jù)悉，應(yīng)用WSCO解決方案后，用戶(hù)可以了解各個(gè)機(jī)組對(duì)機(jī)架溫度的影響，不斷優(yōu)化每個(gè)風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇的輸出功率，使機(jī)房?jī)?nèi)氣流達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的效果。

重構(gòu)制冷系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心降低PUE的重中之重。相比傳統(tǒng)風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心，液冷具有高能效、高可靠性、高可用和高密度等特性。據(jù)悉，阿里云把服務(wù)器“泡水里”的單相浸沒(méi)液冷技術(shù)已經(jīng)走在了業(yè)界前沿。阿里云杭州仁和的數(shù)據(jù)中心是全浸沒(méi)式液冷數(shù)據(jù)中心，整體節(jié)能超70%，年均PUE低至1.09，每年可省電7000萬(wàn)度，足夠西湖周邊所有路燈連續(xù)點(diǎn)亮8年。

優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維，也是提供可持續(xù)性發(fā)展KPI的關(guān)鍵之一

由于市場(chǎng)需求的爆發(fā)式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心管理人員往往被迫少投入、多產(chǎn)出，同時(shí)還承受著優(yōu)化正常運(yùn)行時(shí)間、降本增效以及節(jié)能減排的巨大壓力。根據(jù)國(guó)際正常運(yùn)行時(shí)間協(xié)會(huì)（Uptime Institute）調(diào)研結(jié)果，有40%的組織表示人員違規(guī)或不規(guī)范操作是過(guò)去三年間導(dǎo)致重大故障的罪魁禍?zhǔn)?，而采用一套?duì)用戶(hù)友好的自動(dòng)化管理工具能大幅減少這種錯(cuò)誤出現(xiàn)的機(jī)率，提高數(shù)據(jù)中心的整體效率。霍尼韋爾的數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)（Data Center Suite）是一款以結(jié)果為導(dǎo)向的軟件解決方案組合，能夠幫助數(shù)據(jù)中心管理人員和業(yè)主優(yōu)化正常運(yùn)行時(shí)間，提高工作效率，確保關(guān)鍵資產(chǎn)健康狀態(tài)，降低運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)提高可持續(xù)性發(fā)展KPI的可見(jiàn)性。

相比以往從不同系統(tǒng)中手動(dòng)收集數(shù)據(jù)，Data Center Suite能將自運(yùn)營(yíng)技術(shù)（OT）和信息技術(shù)（IT）數(shù)據(jù)自動(dòng)匯總到單一來(lái)源，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的主動(dòng)監(jiān)測(cè)和管理。該解決方案能幫助運(yùn)維人員診斷警報(bào)并分析問(wèn)題根源，通過(guò)執(zhí)行工作流程來(lái)對(duì)不同情況進(jìn)行分類(lèi)，縮短響應(yīng)時(shí)間并減少人為出錯(cuò)的隱患。通過(guò)人性化的用戶(hù)體驗(yàn)大限度減少技術(shù)人員的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，它能針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)特定情況主動(dòng)生成建議，從而優(yōu)化正常運(yùn)行時(shí)間并確保對(duì)服務(wù)協(xié)議（SLA）的遵從性。此外，它還能提供關(guān)于站點(diǎn)的能源使用和碳排放的認(rèn)識(shí)。

另一方面，聚焦數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新的華為也推出了相應(yīng)的解決方案iManager NetEco6000新一代機(jī)房管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)中大型數(shù)據(jù)中心，以及多數(shù)據(jù)中心實(shí)施統(tǒng)一智能管理，擁有對(duì)數(shù)據(jù)中心動(dòng)力、環(huán)境、能耗的試試數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、告警燈管理功能。能夠確保數(shù)據(jù)中心運(yùn)維流程遵從提升可靠性，輔助經(jīng)營(yíng)分析提升數(shù)據(jù)中心的收益，為用戶(hù)節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)，極致優(yōu)化能效。

華為iManager NetEco6000可以廣泛應(yīng)用于ISP、運(yùn)營(yíng)商、銀行總部、政務(wù)云等眾多大型數(shù)據(jù)中心，以及金融垂直系統(tǒng)、軌道交通、機(jī)房代維供應(yīng)商等多數(shù)據(jù)中心集中管理場(chǎng)景。此外，華為通過(guò)柔性拓展的物理構(gòu)架和模塊化設(shè)計(jì)思路，華為iManager NetEco6000數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)，既能夠?qū)蝹€(gè)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行管理，也能夠?qū)Χ鄠€(gè)分地域的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行集中統(tǒng)一的管理。相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)，華為iManager NetEco6000數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)能夠通過(guò)智能化設(shè)備故障自診斷，電子巡檢及移動(dòng)App等工具提升運(yùn)維效率50%?；?a href="http://www.ttokpm.com/tags/ai/" target="_blank">AI的iCooling節(jié)能算法實(shí)時(shí)優(yōu)化數(shù)據(jù)中心能效，實(shí)現(xiàn)同等條件下能效提升8%。

從電源效益入手，打造性能與能耗兼顧的數(shù)據(jù)中心

龐大的能源消耗帶來(lái)的不只是電費(fèi)的增加，還有與日俱增的ESG壓力，因此企業(yè)必須在使用高性能數(shù)據(jù)中心的同時(shí)，優(yōu)化電源管理效益。作為服務(wù)器電源產(chǎn)品的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，英飛凌著手優(yōu)化DC-DC設(shè)計(jì)，協(xié)助從業(yè)者打造可兼顧性能與能耗兩大考量的數(shù)據(jù)中心，新款的IPOL系列產(chǎn)品TDM3883和TDM3885單輸出降壓轉(zhuǎn)換器都采用了模組式封裝，將電感與電容等離散元件集成至模組內(nèi)，可節(jié)約80%的PCB占板面積。

TDM3883和3885 IPOL是完全集成的單輸出降壓轉(zhuǎn)換器，能夠提供高達(dá)3A/4A的連續(xù)負(fù)載，具有高效、出色的線(xiàn)路和負(fù)載調(diào)節(jié)能力，并且支持4.5 V – 14 V的寬輸入電壓范圍。集成的電感和電容元件減少了外部組件的數(shù)量，有利于輕松實(shí)現(xiàn)更高功率密度的設(shè)計(jì)。與分立式解決方案相比，該集成解決方案通過(guò)大限度地減少PCB走線(xiàn)來(lái)降低寄生參數(shù)，提升性能。與此同時(shí)，由于封裝尺寸極小，為客戶(hù)的解決方案釋放更多的可能性。對(duì)于這兩款經(jīng)過(guò)優(yōu)化的電源模塊，英飛凌在可靠性測(cè)試和成品測(cè)試（FT）中對(duì)集成的電感和電容元件都進(jìn)行了嚴(yán)格測(cè)試，這進(jìn)一步減輕了客戶(hù)的工作量，使得他們無(wú)需再進(jìn)行無(wú)源元件的選型和測(cè)試。

3D IPOL TDM3885（圖源：murata.com）

面對(duì)數(shù)據(jù)中心電源能耗的挑戰(zhàn)，全球性的綜合電子元器件制造商村田制作所面向數(shù)據(jù)中心整機(jī)柜供電，提供了完整的解決方案。產(chǎn)品系列包含：電源箱，AC/DC電源模塊，輸入自動(dòng)切換ATS模塊，遠(yuǎn)程管理單元RMU，電池備份系統(tǒng)以及適配ORV3機(jī)架產(chǎn)品等。村田的解決方案通過(guò)安全、高性能的集中式供電，追根溯源，提供底層解決方案，有效降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，并將其轉(zhuǎn)換為算力，從而提升數(shù)據(jù)中心的能耗使用效率。此外，村田創(chuàng)新的電池備份BBU模式能夠在數(shù)據(jù)中心發(fā)生意外掉電事故時(shí)，提供短時(shí)間輸入電源的切換，以靈活備電方式有效保障數(shù)據(jù)安全。

在功率半導(dǎo)體方面，村田的MYC0409擁有目前業(yè)界高水準(zhǔn)的功率密度（5.4kW/inch3），且支持48V輸入電壓的4倍率變比降壓DC-DC“電荷泵模塊。PE24103和PE24108采用創(chuàng)新的兩級(jí)設(shè)計(jì)，將電容器分配器充電泵與4相降壓調(diào)節(jié)器結(jié)合，高度更低，體積更緊湊。

圖源：murata.com

隨著我們將生成式人工智能技術(shù)融入日常生活越多，對(duì)數(shù)據(jù)中心的需求就越高，如何實(shí)現(xiàn)“節(jié)能更大化”是數(shù)據(jù)中心發(fā)展亟待解決的問(wèn)題。數(shù)據(jù)中心作為“節(jié)碳”先行者不僅要關(guān)注自身的低碳運(yùn)營(yíng)，還需要在全鏈條上實(shí)現(xiàn)“節(jié)碳”。通過(guò)采用數(shù)字化工具、提高能效、實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈脫碳等手段來(lái)驅(qū)動(dòng)可持續(xù)發(fā)展，提高數(shù)據(jù)中心的可用性，從而推動(dòng)整個(gè)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)ESG長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。