推動液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心廣泛應(yīng)用的三大趨勢

在當(dāng)今這個數(shù)據(jù)驅(qū)動創(chuàng)新的時代，全球數(shù)據(jù)的指數(shù)級增長和高級數(shù)據(jù)分析技術(shù)的進(jìn)步以及人工智能的熱潮正引領(lǐng)著IT基礎(chǔ)設(shè)施的變革，基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，性能顯著提升，同時功耗也在逐步增加。

無論是運(yùn)營數(shù)據(jù)中心還是管理IT基礎(chǔ)設(shè)施，企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)隨著工作負(fù)載的增加和硬件的升級而變得更加嚴(yán)峻，隨之而來的是不可避免的挑戰(zhàn)——讓IT系統(tǒng)保持涼爽，而這也就催生出了液冷技術(shù)。

雖然不是一項(xiàng)新技術(shù)，但液冷技術(shù)現(xiàn)在正在徹底改變數(shù)據(jù)中心的冷卻方式，隨著高性能計(jì)算需求的激增，液冷技術(shù)在市場中的接受度越來越高，市場規(guī)模也越來越大。那么，究竟是哪些因素在推動液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的廣泛應(yīng)用呢？

推動液冷技術(shù)

廣泛應(yīng)用的三大趨勢

眾所周知，人工智能的興起極大地推動了液冷服務(wù)器市場的快速增長。但在人工智能熱潮之前，IT技術(shù)的發(fā)展便已對數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)提出了更高的要求。

從宏觀層面來看，這些需求主要涉及硬件功耗的持續(xù)迭代、更高密度的部署需求，以及對能源和空間的高效利用，其核心目標(biāo)是追求更高的效率。而具體到行業(yè)得變化，這些需求可以歸納為三大趨勢：

趨勢一

由計(jì)算密集型工作負(fù)載引發(fā)的

功耗增長

進(jìn)入21世紀(jì)，企業(yè)積累的數(shù)據(jù)量正以指數(shù)速度激增，據(jù)IDC的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測，全球數(shù)據(jù)量在2010年僅為2 ZB，到2025年預(yù)計(jì)將高達(dá)175ZB。因此，我們迫切需要更強(qiáng)大的工具和技術(shù)，將這些龐大的數(shù)據(jù)資源更有效的轉(zhuǎn)化為推動業(yè)務(wù)增長的深刻洞察。

在這種情況下，虛擬化、容器化成為提高資源利用率、增強(qiáng)靈活性的關(guān)鍵技術(shù)趨勢，而這就導(dǎo)致計(jì)算需求的快速增長并帶來了更高的功耗：例如容器化，由于它消除了操作系統(tǒng)層，使軟件能夠獨(dú)立于操作系統(tǒng)運(yùn)行，這帶來了更高計(jì)算資源利用率，從而增加了每臺服務(wù)器的功耗。

而從硬件層面來講，隨著人工智能、數(shù)字孿生、數(shù)據(jù)加密等技術(shù)的發(fā)展，為了滿足日益增加的計(jì)算密集型需求，在過去的十年里，CPU的核心數(shù)量和頻率大大增加，而CPU的熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)在經(jīng)歷了短短幾代處理器后幾乎翻了一番。

隨著CPU性能逼近極限，GPU、NPU等專用芯片應(yīng)運(yùn)而生，以分擔(dān)計(jì)算負(fù)荷。然而，這些處理器數(shù)量的增加不僅意味著更高的電力需求，也帶來了更為嚴(yán)峻的散熱挑戰(zhàn)。

這些變化共同推動了硬件計(jì)算能力的增強(qiáng)和計(jì)算需求的增長，進(jìn)而增加了硬件產(chǎn)生的功耗和熱量。液冷技術(shù)作為一種高效散熱解決方案，對于應(yīng)對數(shù)據(jù)中心內(nèi)由更高密度硬件引發(fā)的溫升問題發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

趨勢二

數(shù)據(jù)中心的密度和空間限制

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心布局中，為了適應(yīng)不同計(jì)算密度并分散熱量以滿足冷卻需求，產(chǎn)生更多熱量的高功率密集型機(jī)柜通常會被分散布置。然而，隨著功率密集型機(jī)柜的增加，更分散的布局就意味著更多的布線長度和成本，導(dǎo)致效率降低、成本上升。

同時，隨著高性能計(jì)算和AI等對算力需求極高的工作負(fù)載日益增長，服務(wù)器需要盡可能地靠近彼此，以減少計(jì)算資源間的數(shù)據(jù)傳輸延遲，從而提升整體效率。而當(dāng)這些“熱量怪獸”集中在一起時，它們就對冷卻系統(tǒng)提出了更大的挑戰(zhàn)，增加了散熱負(fù)擔(dān)。

在這種情況下，液冷技術(shù)能夠顯著減少機(jī)柜與硬件間所需的空間，使得功率密集型服務(wù)器得以緊密排列。即使功率密度繼續(xù)增加，數(shù)據(jù)中心也能留有余地提升計(jì)算能力，這對于空間寶貴的數(shù)據(jù)中心尤為重要。

而由于液體冷卻在熱傳導(dǎo)效率上遠(yuǎn)超空氣冷卻，因此更多的電力可以被直接用于計(jì)算任務(wù)，而非風(fēng)扇等冷卻設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的高效利用。

趨勢三

基礎(chǔ)設(shè)施由集中式

向分布式的轉(zhuǎn)型

隨著邊緣計(jì)算的重要性日益凸顯，眾多企業(yè)正將傳統(tǒng)的集中式基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)楦稚⒌募軜?gòu)。在邊緣位置，最終用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量激增促使著企業(yè)迫切需要在數(shù)據(jù)源附近處理數(shù)據(jù)，從而減少延遲、提升性能和降低網(wǎng)絡(luò)傳輸成本。

長期以來，液冷技術(shù)主要集中在大城市的高密度數(shù)據(jù)中心。但隨著邊緣計(jì)算的興起，企業(yè)需要在邊緣位置獲得更多的計(jì)算能力，尤其是在建筑、石油和天然氣以及醫(yī)療保健等行業(yè)，這些行業(yè)的數(shù)據(jù)存儲和計(jì)算需要位于最終用戶附近。

而隨著邊緣計(jì)算與人工智能技術(shù)的共同進(jìn)步，邊緣站點(diǎn)需要支持更高計(jì)算密度和更高能耗的應(yīng)用程序及基礎(chǔ)設(shè)施，液冷技術(shù)以其在有限空間內(nèi)高效部署大量計(jì)算資源的能力，成為適應(yīng)空間受限的邊緣環(huán)境的理想選擇。

這些趨勢正是推動液冷技術(shù)發(fā)展的底層原因，無論是運(yùn)行人工智能程序、處理大規(guī)模數(shù)據(jù)或其他計(jì)算密集型工作負(fù)載，所需的功率越大，系統(tǒng)溫度就越高，傳統(tǒng)的空氣冷卻技術(shù)已被當(dāng)今的需求推向極限。

而隨著人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一個很顯然的趨勢是，未來的計(jì)算密集型工作負(fù)載將越來越多，而在未來的數(shù)據(jù)中心里，液冷技術(shù)無疑將占有一席之地，為應(yīng)對這些高密度計(jì)算需求提供有效的散熱解決方案。

多年液冷技術(shù)創(chuàng)新

戴爾科技液冷方案值得信賴

技術(shù)的革新永無止境，未來處理器的散熱挑戰(zhàn)將更為嚴(yán)峻，因?yàn)槠錈崦芏葘⒊^燃?xì)鈬姛舻幕鹧妗]有企業(yè)會因?yàn)橛布^熱而放緩業(yè)務(wù)發(fā)展的步伐，而戴爾科技集團(tuán)的液冷方案能夠確保您的業(yè)務(wù)持續(xù)加速。

作為全球領(lǐng)先的IT端到端解決方案供應(yīng)商，戴爾科技在液冷領(lǐng)域深耕多年，是業(yè)界最早幾乎全線服務(wù)器產(chǎn)品支持液冷的廠家，早在2010年便已經(jīng)完成了單相浸沒式液冷解決方案的商業(yè)化部署。到2023年，戴爾科技每年交付數(shù)萬臺液冷服務(wù)器，擁有完備的技術(shù)方案和優(yōu)秀的液冷基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)鏈，可提供包括液冷服務(wù)器、集成式機(jī)架、模塊化數(shù)據(jù)中心等一系列解決方案。

采用直接液體冷卻(DLC)的PowerEdge服務(wù)器是戴爾液冷解決方案的核心部分。以PowerEdge XE9640為例，作為一款2U插槽服務(wù)器，通過新一代英特爾至強(qiáng)處理器中多達(dá)56個核心的高核心數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)不折不扣的高性能，滿足計(jì)算密集型工作負(fù)載。同時，其高額的GPU容量最大限度地利用了寶貴的數(shù)據(jù)中心空間。

由于采用DLC直接液體冷卻技術(shù)，PowerEdge XE9640的機(jī)架密度是風(fēng)冷平臺的兩倍，同時減少了數(shù)據(jù)中心對冷空氣的需求。冷板作為其冷卻系統(tǒng)的心臟，將熱量高效傳遞到專門設(shè)計(jì)的液體冷卻劑中，從而安全地將其從關(guān)鍵部件中帶走，在效率和成本效益方面優(yōu)于傳統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng)。

PowerEdge XE9640的內(nèi)部液冷模塊

當(dāng)然，部署液冷服務(wù)器是一個定制化的系統(tǒng)工程，而客戶最關(guān)注的往往是其安全性和可靠性。

為了消除對漏液的擔(dān)憂，PowerEdge XE9640在iDRAC 中提供了泄漏檢測報告，在冷卻系統(tǒng)、CDU和冷卻回路周圍遍布漏液檢測點(diǎn)，一旦水滴到這些檢測點(diǎn)上，開路回路就會檢測到短路從而發(fā)出漏液警告。

除此以外，戴爾科技還考慮到了盲插拔插的磨損問題、密封圈材質(zhì)選擇、冷卻液導(dǎo)熱效率、微生物滋生和結(jié)垢等一系列問題，帶給用戶最可靠、最穩(wěn)定的產(chǎn)品體驗(yàn)。

當(dāng)然，戴爾科技不僅可以為客戶提供解耦的冷板和浸沒解決方案，給予客戶充足的技術(shù)靈活性，也提供整機(jī)柜的一站式交付解決方案讓客戶開箱即用，與客戶的標(biāo)準(zhǔn)DIY安裝相比，戴爾科技的機(jī)架集成服務(wù)(IRSS)可將基礎(chǔ)架構(gòu)部署速度提升2倍，大大節(jié)省了部署時間。

IRSS可處理高達(dá)264 kW以上的功率密度，最新的Integrated Rack 5000系列(IR5000)擁有極高的GPU容量，可支持的GPU數(shù)量高達(dá)96個，同時提供液冷和風(fēng)冷雙選項(xiàng)，進(jìn)一步擴(kuò)大用戶在各類處理器上的選擇范圍。

結(jié) 語

隨著高性能計(jì)算和計(jì)算密集型工作負(fù)載的增多，液冷技術(shù)因其高效散熱、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢，正逐漸成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的重要趨勢。根據(jù)賽迪顧問發(fā)布的《2023中國液冷應(yīng)用市場研究報告》表明，數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)正步入穩(wěn)步發(fā)展期，液冷數(shù)據(jù)中心每kW的散熱成本逐年下降，驅(qū)動著液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的進(jìn)一步普及。

在液冷逐漸成熟并快速發(fā)展的現(xiàn)在，無論是擴(kuò)展IT環(huán)境以滿足新的業(yè)務(wù)需求，還是只想讓現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)適應(yīng)未來需求，戴爾科技全面、可靠的液冷解決方案都可以幫助您的數(shù)據(jù)中心保持涼爽，并在競爭中處于領(lǐng)先地位。