隨著東數西算、數據分析、數據挖掘、醫藥研發、機器識別等領域的發展，如何構建綠色數據中心越來越成為科研人員的研究方向。下面本文將詳細介紹：

隨著CPU性能及核心數越來越強大，如何散熱也是個重要問題，特別是對數據中心處理器來說，50+核心的至強功耗都上400W了，傳統的風冷手段顯然已經不夠用，為此Intel宣布投資47億人民幣研發全新的液冷散熱技術。新建20萬平方英尺（1.85萬平方米）的大型實驗室，專注于研發創新的數據中心技術，解決散熱、冷卻等問題。

這項投資是為了應對數據中心消耗約 1% 且不斷增長的全球電力需求，約占全球碳排放量的 0.3%。英特爾表示：“投資標準化冷卻技術和研發以促進未來的創新，加強了英特爾對更可持續技術解決方案的承諾。”?研究表明，與傳統數據中心的使用相比，具有能源再利用的浸沒式冷卻可以減少 45% 的碳排放。

這個實驗室將建在美國俄勒岡州希爾斯伯勒的瓊斯農場園區，預計2023年開放。

實驗室將盡一切努力推動英特爾數據中心各種產品的認證和測試，包括Intel Xeon、Intel Optane、網絡接口和交換設備、Intel Agilex FPGA、Xe架構、Habana加速器以及正在開發的未來產品。實驗室也會舉行先進技術演示，讓客戶和合作伙伴在實驗室中觀察和測試英特爾產品在數據中心環境中的性能，從而加速新技術在整個生態系統中的應用。

據英特爾員工介紹液冷散熱跟常見的水冷不一樣，浸沒式液冷意味著整個芯片及電路板都要放在充滿專用冷卻液的機柜中，這種材料的要求很高，具有非常高的介電強度和優異的材料相容性，還要具備透明、無味、不可燃、非油基、低毒性、無腐蝕性、運行溫度范圍廣、熱穩定性和化學穩定性高等優點，比純水要求高得多。

此外，英特爾推出的業界首款Open IP數據中心浸沒式液體冷卻解決方案和參考設計，則是一個開放、易部署、易擴展的完整冷卻解決方案。Open IP數據中心浸沒式液體冷卻完整解決方案及參考設計，將首度獲得生態系統合作伙伴的授權，與產業實際需求相互契合，英特爾、生態系統合作伙伴和環境將可持續發展，技術合作將創造三贏局面。最初的解決方案和概念驗證將由臺灣英特爾和整個臺灣生態系統分階段完成，并計劃擴展到全球市場。

英特爾第一階段推出的數據中心浸沒式冷卻完整解決方案采用單相液體冷卻，服務器沉浸在不導電液體中。單一槽體的英特爾參考槽體設計為12U的容量和15kW的散熱能力為出發基準，內部兼容通用和模塊化兩種外形規格，并享有24U、36U、48U、最大達54U和目前可達單一槽體180kW的散熱能力。也有未來可配合系統升級提高冷卻能力的設計，享有從邊緣再到大規模數據中心的極佳擴展性。

在數據中心冷卻解決方案方面，臺灣具有獨特的地位，擁有相當完整的先進冷卻和冷卻技術的全球生態系統。大約90%的數據中心服務器由總部位于臺灣的廠商提供。

Intel日前已完成Xeon可擴展處理器的概念驗證，輕松完成小于1.15的PUE，超過Green Grid聯盟的最高級別白金PUE小于1.25。未來，可通過優化系統和服務器設置來設置小于1.07的PUE。目前，許多系統集成商和散熱解決方案供應商都表示了很高的興趣，并將很快完成首個亞太地區數據中心實際應用的概念驗證，并逐步推向亞太地區以外的全球市場。

預計2025年，數據中心每個機架的功率密度將大幅提升，英特爾已經開發出30 ~ 180 kW的單相浸沒式冷卻能力來做對應。

液冷數據中心有哪些優勢？

液冷數據中心有以下五點優勢：

一、液冷技術的高效制冷可有效提升服務器的使用效率和穩定性

液體導熱效果更好，是空氣的25倍，溫度傳遞效果更快更好，可以實現IT設備的高效制冷。同時由于液體比熱容高，吸收大量熱量后自身溫度不會發生明顯變化，因此可以設定CPU溫度。即使服務器遇到突發運行，運行功率的激增也不會導致CPU內部溫度大幅上升，保證了CPU在一定范圍內超頻時不會出現過熱故障。

二、應用液冷技術有助于實現數據中心節能

首先，與傳統風冷數據中心相比，液冷數據中心省去了空調系統和相應的風冷基礎設施，增加了循環泵，可以節省建設成本。其次，與風冷系統相比，液冷數據中心可節能30%左右，有效降低能耗比，可以將PUE(數據中心能效指標)降至1.05，符合綠色數據中心的要求。最后，在相同的散熱條件下，液冷系統使用的泵和冷卻液系統與傳統的空調系統相比噪聲更小，可以達到“靜音機房”的效果。

三、應用液冷技術有助于提高數據中心單位空間的服務器密度，大幅提升數據中心的運算效率

液冷數據中心雖然增加了泵和冷卻劑系統，但省略了空調系統和相應基礎設施的建設，節省了大量空間，可以容納更多的服務器。同時，液冷技術的冷卻能力優良，可以應對高功率密度數據中心的冷卻工作，因此液冷數據中心可以配備高密度服務器，從而獲得更高的計算效率。

四、液體冷卻服務器能夠無視海拔和地域等環境影響

數據中心是一個電子設備密集型的地方。影響數據中心正常運行的因素很多，其中海拔很少被提及，但對數據中心的影響很大。海拔越高，大氣壓力或空氣密度越低，導致空氣介質冷卻效果和空氣散熱能力降低。對于風冷的數據中心，散熱能力下降，溫度上升。因此，為了保證數據中心的散熱效率，需要降低空調系統的溫度，這樣會造成更多的能量損失。與空氣相比，液體的比熱容不受海拔和氣壓的影響。因此，液冷數據中心在高海拔地區的散熱效率與低海拔地區相同，仍然可以保持較高的散熱效率，保證高海拔地區數據中心的運行效率和性能。

五、液冷數據中心余熱可以創造經濟價值

數據中心的IT設備24小時運行，散發著巨大的熱能。如果這些熱量直接排放到大氣中，對環境來說是一種能源浪費。液冷數據中心的熱量是以液體為載體，通過熱交換可以直接接入建筑供暖系統和供水系統，滿足附近居民的供暖和溫水供應需求。它不僅節約了能源，還為數據中心創造了額外的價值。

浸沒式液冷數據中心把計算、存儲及網絡設備基于液冷環境進行完全重構，將IT設備浸沒在絕緣無腐蝕性的冷卻液中，熱量被冷卻液吸收后直接通過冷卻系統高效地傳導到外界，打破風冷散熱瓶頸且實現PUE逼近1.0，同時密封的箱體保障IT設備不受潮濕、有害氣體、振動影響，提升設備可靠性達50%以上。

藍海大腦作為液冷數據中心的基礎設施供應商，在高性能計算環境中提供實時的電源、熱能和利用率分析，從而改善服務器的利用率和正常運營時間；通過使用智能配電單元，可以收集實時數據，無需部署昂貴的冗余基礎設施；構建實時熱圖，無需猜測是冷卻不足或過度冷卻；精細的機架級溫度監控能夠識別超出范圍的溫度讀數，從而可以立即采取措施；通過實時子組件監控、錯誤檢測、預防性運行狀況管理和服務器固件同步，對服務器運行狀況進行管理；借助實時監控和管理，可以減少電源故障和其他問題，通過固定組件，控制數據中心的電量使用；通過更為精細的服務器可實現溫度可見性。

數據中心進入液冷時代

“無論從政策角度、市場需求還是技術成熟度來看，數據中心已經進入液冷時代。”在日前舉行的“2022數據中心液冷技術研討會”上，中國電子節能技術協會秘書長呂天文表示，液冷技術的興起為數據中心節能降耗帶來了無限可能。
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據悉，液冷技術是指用液體代替空氣作為冷媒，與發熱部件進行熱交換并帶走熱量的技術。這項技術可以追溯到20世紀80年代。在20世紀90年代，一些通信設備已經應用液冷基站。隨著云計算時代的到來，數據中心需要更高的功率和大規模部署。液冷的概念已經正式提出，液冷技術也逐漸成熟。

目前，隨著數據中心的快速發展，能耗的快速增長已經成為數據中心行業發展中不可忽視的問題。“東數西算”工程的全面啟動，對數據中心的節能降耗提出了更高的要求。從市場需求來看，傳統的風冷技術已經不能滿足數據中心散熱的時效性要求。數據中心的計算能力由芯片決定，但是隨著主流芯片在整個服務器中的功耗不斷增長，單機柜功率密度將從現在的4KW、6KW提高到15KW、20KW，傳統的風冷技術已經受到了很大的限制。液冷技術不僅能滿足數據中心高密度、低能耗的發展需求，還將推動數據中心各種配置和部件的優化和創新，帶來持續的優化變革。

據介紹，液體冷卻技術根據液體冷媒與熱源的接觸方式可分為冷板式(間接接觸)、噴淋式(直接接觸)和浸沒式(直接接觸)。相比較而言，浸沒式液冷技術更能滿足節能降耗的需求，已成為數據中心制冷的首選。

據悉，現在很多頭部IT公司都加強了在數據中心液冷市場的產品研發力度。據市場權威分析機構預測，到2026年，液冷數據中心市場的初步估值將達到1205億美元。

據了解，中國在液冷技術方面一直走在世界前列。國內企業對液冷技術有著長期的實踐和研究，國內先進的計算廠商已經依托“浸沒相變液冷”技術，形成了完整的貼合數據中心需求的液冷方案。結合不同的制冷原理研發出了節能減碳效果更好的方案，實現了綠色節能、集約高效和安全可靠的計算技術。

據了解，不久前啟動的“東數西算”成渝樞紐節點西部(重慶)科學城先進數據中心項目，有望建成國內最大的液冷數據中心。西部(重慶)科學城先進數據中心運營中心主任謝華表示，在節能方面，數據中心采用了浸沒式冷卻技術、余熱回收、綠色建筑、清潔能源(光伏)等多種相關技術。同時，為了全面提升機房散熱效率，降低機房整體能耗，數據中心在能源使用、機架選擇、散熱規劃、機房設計等方面做出努力，最終實現數據中心的節能減排目標。

“行業的綠色化、集約化發展已經成為必然趨勢。基于多項技術優勢和發展潛力，浸沒式液體冷卻技術將迎來快速發展的機遇期。”呂天文表示，液冷時代已經到來，冷板、浸沒等液冷技術將成為“雙碳”背景下新型數據中心的標配，浸沒式液冷技術將成為未來高密度數據中心的主流必需品。

審核編輯：符乾江