近期，《人民日?qǐng)?bào)》刊發(fā)的評(píng)論文章中提到，算力已經(jīng)像水和電一樣，成為我們生活中必不可少的公共基礎(chǔ)資源。無(wú)論是手機(jī)、個(gè)人電腦，還是服務(wù)器、超級(jí)計(jì)算機(jī)，算力的應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘Ｉ�活的方方面面，服�?wù)于各行各業(yè)。然而，我們應(yīng)該意識(shí)到，算力并不僅僅是計(jì)算機(jī)硬件的運(yùn)算能力，更是一種基于計(jì)算的服務(wù)能力。只有將全國(guó)各地零散的算力資源連接起來(lái)，形成一個(gè)統(tǒng)一調(diào)度的算力網(wǎng)絡(luò)，我們才能實(shí)現(xiàn)“一點(diǎn)接入、即取即用”的便捷性。

這次官方媒體將算力網(wǎng)與水、電等公共基礎(chǔ)資源相提并論，突顯了算力作為先進(jìn)生產(chǎn)力的重要地位。但是，目前市場(chǎng)上的關(guān)注焦點(diǎn)主要集中在芯片生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)化問題上，卻忽視了算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的核心所在——能源問題。

01

未來(lái)算力的能耗

堪比目前的電解鋁

隨著算力的不斷增長(zhǎng)，其能耗問題逐漸凸顯，引發(fā)了全球范圍內(nèi)的關(guān)注和討論。

2021年全球數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)679億美元，且保持9.8%的增長(zhǎng)率平穩(wěn)增長(zhǎng)。我國(guó)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模達(dá)218億美元左右，近三年市場(chǎng)規(guī)模年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)30%，在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模復(fù)合增速超過(guò)30%。

隨著數(shù)據(jù)中心數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，數(shù)據(jù)中心能耗迅速增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年全球數(shù)據(jù)中心的電力消耗總量已經(jīng)占據(jù)了全球總用電量的3%。有行業(yè)分析師認(rèn)為，在未來(lái)若干年內(nèi)，數(shù)據(jù)中心電費(fèi)成本年均復(fù)合増長(zhǎng)率將達(dá)到6%。在我國(guó)，2018年數(shù)據(jù)中心耗電量為1609億千瓦時(shí)，已超過(guò)上海市總用電量，相當(dāng)于1.6個(gè)三峽發(fā)電站的發(fā)電量且增幅已經(jīng)連續(xù)八年超過(guò)12%。根據(jù)《綠色數(shù)據(jù)中心白皮書》的預(yù)測(cè)，在2020年，該數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)將超過(guò)2900億千瓦時(shí)，到2030年將突破4000億千瓦時(shí)。

以目前耗電量幾乎最高的電解鋁行業(yè)為例，一般來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)一噸電解鋁約需消耗13500kWh電能。據(jù)此，可以根據(jù)當(dāng)年電解鋁的產(chǎn)量來(lái)大致推測(cè)其耗電量。例如，2020年，我國(guó)電解鋁產(chǎn)量為3712.4萬(wàn)噸，那么行業(yè)總耗電就約為5011.74億kWh，這大約占2020年我國(guó)全社會(huì)用電量的6.67%。

算力與電解鋁，兩個(gè)看似毫無(wú)交集的領(lǐng)域，在能耗問題上卻有著驚人的相似性。從上述數(shù)據(jù)中可以看出，全球數(shù)據(jù)中心的能耗已經(jīng)呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，而我國(guó)的數(shù)據(jù)中心能耗更是以驚人的速度遞增。這種能耗的增長(zhǎng)不僅加劇了全球的能源緊張局勢(shì)，也加大了對(duì)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的壓力。

02

液冷與海底數(shù)據(jù)中心

成為化解難題的技術(shù)路徑

隨著ChatGPT等大型生成式人工智能模型的快速崛起，算力的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。這種增長(zhǎng)并不僅僅是量的增加，更涉及到模型復(fù)雜度、精度和泛化能力等多個(gè)維度的提升。尤其是當(dāng)模型參數(shù)突破百億級(jí)別時(shí)，對(duì)算力的渴求更加迫切。然而，與此同時(shí)，高算力背后隱藏的功耗問題也逐漸浮出水面。目前市場(chǎng)上領(lǐng)先的CPU和GPU芯片，其功耗已經(jīng)達(dá)到了驚人的水平，例如Intel的某些高端CPU功耗已經(jīng)突破350W，而NVIDIA的H100系列GPU更是高達(dá)700W。這種功耗產(chǎn)生的熱量如果沒有得到有效的處理，輕則影響服務(wù)器的運(yùn)行效率，重則可能導(dǎo)致硬件的損壞。

為了有效應(yīng)對(duì)這一問題，業(yè)界提出了兩大主流解決方案：液冷散熱和海底數(shù)據(jù)中心。

液冷技術(shù)憑借其高效的散熱性能受到廣泛關(guān)注。根據(jù)冷卻液與發(fā)熱器件的接觸方式，液冷技術(shù)可以細(xì)分為間接液冷和直接液冷兩種。其中，冷板式液冷因?yàn)槠湓诟脑斐杀�、可維護(hù)性和兼容性方面的顯著優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用；而浸沒式液冷則以其出色的冷卻效果和明顯的節(jié)能性受到青睞，尤其適用于高功率密度的機(jī)柜。從市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，雖然2022年數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)的滲透率僅在5%~8%之間，但到了2023上半年，這一比例在我國(guó)已經(jīng)迅速上升到90%，顯示出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。與此同時(shí)，浸沒式液冷的滲透率也達(dá)到了10%。

海底數(shù)據(jù)中心是另一個(gè)頗具創(chuàng)意的解決方案。這種數(shù)據(jù)中心將服務(wù)器放置在海底的密封艙中，巧妙地利用廣闊的海洋作為自然冷源。海底數(shù)據(jù)中心不僅具有“三省”(省電、省水、省地)的優(yōu)勢(shì)，還兼具“兩高”(高安全、高可靠)和“一快”(快速部署)的特點(diǎn)。其PUE低至1.076，在數(shù)據(jù)中心行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。據(jù)民生證券的研報(bào)預(yù)測(cè)，到2026年，與此相關(guān)的項(xiàng)目年租艙收入可能超過(guò)十億元，售艙與租艙的累計(jì)收入有望超過(guò)100億。

從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看，有多家公司在這一領(lǐng)域進(jìn)行了積極布局。例如，曙光數(shù)創(chuàng)和浪潮信息憑借其服務(wù)器產(chǎn)品的技術(shù)實(shí)力，積極布局液冷技術(shù)；英維克則憑借多年在溫控領(lǐng)域的深耕經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了多點(diǎn)布局；而海蘭信則是掌握了海底數(shù)據(jù)中心技術(shù)的代表企業(yè)。

綜上所述，大型AI模型所驅(qū)動(dòng)的算力需求增長(zhǎng)及其帶來(lái)的高功耗問題已經(jīng)成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。幸運(yùn)的是，液冷技術(shù)和海底數(shù)據(jù)中心為我們提供了有效的解決方案。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的持續(xù)拓展，我們有理由相信這些方案將在未來(lái)得到更為廣泛的應(yīng)用和優(yōu)化。

- End -

       原文標(biāo)題 : 未來(lái)已來(lái)：算力網(wǎng)絡(luò)、能耗與可持續(xù)性的交匯點(diǎn)