包括液冷解決方案等2023年數(shù)據(jù)中心熱點技術(shù)盤點
無論是去年火熱的元宇宙，還是今年火爆全網(wǎng)的生成式AI，人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，讓數(shù)據(jù)中心的建設速度得到了前所未有的增長。在《數(shù)據(jù)中心2030》報告中，華為預測未來三年內(nèi)，全球超大型數(shù)據(jù)中心數(shù)量將突破1000個，并將保持快速增長；同時隨著自動駕駛、智能制造、元宇宙等應用的普及，邊緣數(shù)據(jù)中心將同步快速增長。
那么，作為數(shù)字時代重要的IT基礎設施，2023年數(shù)據(jù)中心有哪些熱門的技術(shù)呢？接下來，筆者將跟大家分享一下我所關(guān)注的數(shù)據(jù)中心熱門技術(shù)。
人工智能等相關(guān)技術(shù)的迅速普及，對數(shù)據(jù)中心的算力提出了更高的要求，與之而來的數(shù)據(jù)中心能耗問題也越來越受到業(yè)界關(guān)注。
IDC指出，數(shù)據(jù)中心作為國家新基建，對數(shù)字經(jīng)濟騰飛起到重要的底層支撐作用。國家“雙碳戰(zhàn)略”和東數(shù)西算不斷要求數(shù)據(jù)中心向綠色低碳邁進。與此同時，以人工智能、5G為代表技術(shù)熱潮的興起，也給數(shù)據(jù)中心帶來資源使用和性能提升等挑戰(zhàn)。
作為突破散熱瓶頸，有效降低數(shù)據(jù)中心PUE關(guān)鍵技術(shù)的液冷技術(shù)在2023年進展迅速。眾所周知，數(shù)據(jù)中心液冷散熱主要有冷板式液冷和浸沒式液冷兩大技術(shù)。相比較浸沒式液冷技術(shù)，冷板式液冷由于相對簡單，因此更加容易部署。
為了統(tǒng)一行業(yè)標準，英特爾與生態(tài)合作伙伴率先發(fā)布了冷板式液冷的行業(yè)標準，希望通過標準降低冷板液冷解決方案部件制造的技術(shù)成本和門檻。今年初，戴爾科技就展示了與英特爾合作的冷板式液冷和浸沒式液冷解決方案。
除此之外，浪潮信息還自研了液環(huán)式真空CDU技術(shù)，這種采用負壓設計的冷板式液冷技術(shù)，只要保證了二次側(cè)管路系統(tǒng)內(nèi)部的壓力低于大氣壓，即使管路破裂發(fā)生了冷卻液泄露，也是外部氣體進入散熱管道冷卻管路中，而不會造成管道管路中的冷卻液外泄，從根源上解決了漏液問題的發(fā)生。
與此同時，聯(lián)想發(fā)布了聯(lián)想海神溫水全水冷技術(shù)，該技術(shù)采用全水冷無風扇設計，溫水進水和回水保持在45度-60度之間，兼具最佳能耗比和經(jīng)濟效用；同時，該技術(shù)還支持GPU、CPU多元計算需求散熱，滿足AI算力需求下，CPU計算、GPU計算以及CPU+GPU等異構(gòu)計算帶來的性能提升的同時更少能耗。
另外，包括新華三、曙光等服務器廠商也發(fā)布了液冷技術(shù)、產(chǎn)品和解決方案。雖然受限于成本、標準化體系等因素的影響，液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心仍未大范圍普及，但其技術(shù)和標準正在不斷完善，且受到越來越多的用戶關(guān)注。
二、AI服務器
眾所周知，人工智能的發(fā)展離不開算力、算法和數(shù)據(jù)三個核心要素，而算力作為其中最核心的要素，帶動了人工智能整體的發(fā)展和成熟。隨著生成式AI的快速發(fā)展，企業(yè)對于算力的要求越來越高，AI服務器應運而生。
所謂AI服務器，顧名思義即一種能夠提供人工智能（AI）計算的服務器。按照應用場景來分，AI服務器可以分為訓練和推理兩種，其中訓練對芯片算力要求更高，推理對算力的要求偏低。由于AI服務器的集成度較高，因此研發(fā)難度較普通的服務器要更加復雜。不過，由于AI服務器算力更強，部署更加簡單，因此備受企業(yè)關(guān)注。
目前，除了英偉達DGX A100系列AI服務器之外，國內(nèi)包括新華三、浪潮、聯(lián)想等服務器廠商，均推出了AI服務器。例如，早在2019年浪潮AI服務器研發(fā)團隊就攻克了互聯(lián)、供電和散熱設計的三大技術(shù)挑戰(zhàn)，研發(fā)出了Purley平臺2U8GPU超高密度AI服務器。新華三集團去年推出了全新的AI一體機，以訓推一體的高效底座，結(jié)合智能算力中樞和AI操作系統(tǒng)，實現(xiàn)開箱即用。聯(lián)想也于今年發(fā)布了聯(lián)想問天WA7780 G3 AI大規(guī)模訓練服務器，在產(chǎn)品設計中即采用了三重獨立風道設計，可為CPU節(jié)點、GPU節(jié)點，以及交換機節(jié)點進行獨立散熱，高效且節(jié)約能耗。
不難發(fā)現(xiàn)，隨著生成式AI的迅速爆火，AI服務器將越來越受到用戶關(guān)注。
三、存算一體化
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出爆炸式增長的態(tài)勢。面對數(shù)據(jù)洪流，雖然CPU、GPU、存儲的性能在不斷提高，但是傳統(tǒng)的計算、存儲分離的架構(gòu)，讓數(shù)據(jù)的搬運慢、數(shù)據(jù)搬運能耗高等問題充分顯現(xiàn)出來，而存算一體技術(shù)就成為解決這一問題的關(guān)鍵所在。
由于存算一體技術(shù)徹底打破了存儲墻、帶寬墻和功耗墻等問題，消除不必要的數(shù)據(jù)搬移延遲和功耗，并使用存儲單元提升算力，成百上千倍地提高計算效率，降低成本。與此同時，存算一體仍舊屬于非馮諾伊曼架構(gòu)，在特定領域可以提供更大算力（1000TOPS以上）和更高能效（超過10-100TOPS/W），明顯超越現(xiàn)有ASIC算力芯片。除了用于AI計算外，存算技術(shù)也可用于感存算一體芯片和類腦芯片，代表了未來主流的大數(shù)據(jù)計算芯片架構(gòu)。
近年來，國內(nèi)外涌現(xiàn)出不少專注于存算一體芯片的新興創(chuàng)企，同時包括阿里巴巴在內(nèi)的巨頭們紛紛加快了產(chǎn)業(yè)布局，資本也對其青睞有加。目前，存算一體芯片已經(jīng)實現(xiàn)了初步的商業(yè)化應用。除此之外，聯(lián)想、華為等企業(yè)也推出了存算一體化的相關(guān)產(chǎn)品和解決方案。
隨著在大模型時代，存算一體技術(shù)有望大幅度提升AI芯片的計算密度和能效，緩解AI 芯片性能與功耗之間的矛盾，提升大模型部署的經(jīng)濟性，為人工智能的大規(guī)模應用提供不竭的算力支撐。
三、全閃存數(shù)據(jù)中心
隨著技術(shù)的不斷成熟，全閃存存儲的容量在不斷提升，價格也在不斷降低。今年，越來越多的數(shù)據(jù)中心開始部署全閃存存儲，以此來提高數(shù)據(jù)中心的整體性能，并降低整體能耗。
在技術(shù)層面上，隨著3D NAND的不斷突破，閃存存儲的容量也在不斷提高。今年，韓國SK海力士已經(jīng)開發(fā)出其最先進的NAND閃存芯片，該芯片由238層存儲單元組成。SK海力士稱新的238層芯片是最小的NAND閃存芯片，數(shù)據(jù)傳輸速度相比上代產(chǎn)品提升50％，讀取數(shù)據(jù)消耗的能量降低21％。
此外，三星電子宣布計劃在明年生產(chǎn)第 9 代 V-NAND 閃存，據(jù)稱這款閃存將采用雙層堆棧架構(gòu)，并超過 300 層。SK 海力士同樣表示將進一步完善 321 層 NAND 閃存，并計劃于 2025 年上半期開始量產(chǎn)。另外有消息稱，西部數(shù)據(jù)和鎧俠這兩家公司的工程師正在尋求實現(xiàn)8平面3D NAND設備以及超過300字線的3D NAND IC。
在產(chǎn)品層面上，包括IBM、戴爾、華為、浪潮等國內(nèi)外企業(yè)都已經(jīng)推出了全閃存存儲產(chǎn)品和解決方案，并且已經(jīng)部署到各種規(guī)模的數(shù)據(jù)中心當中。在應用層面，隨著AIGC時代的到來，對于數(shù)據(jù)中心的算力和存儲都提出了更高的要求，全閃存存儲無疑將成為最佳的選擇。
可以看到，隨著技術(shù)的不斷突破，全閃存存儲的價格在不斷降低，越來越多的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)開始全面部署全閃存存儲，以滿足創(chuàng)新應用的需求。
四、邊緣數(shù)據(jù)中心
5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷突破，也使得邊緣數(shù)據(jù)中心成為越來越多企業(yè)的選擇。尤其是在制造、金融等行業(yè)，邊緣計算憑借實時性、安全性、低成本等優(yōu)勢，更受企業(yè)歡迎，這也使得邊緣數(shù)據(jù)中心的建設速度穩(wěn)步增長。
據(jù)Gartner預測，到2025年將有75%的數(shù)據(jù)產(chǎn)生在數(shù)據(jù)中心和云之外并在邊緣側(cè)進行處理。據(jù)STL Partners的預測，到2030年，全球邊緣計算潛在市場規(guī)模將增長到4450億美元，10年復合增長率高達48%。
IDC發(fā)布的《中國半年度邊緣計算市場（2023上半年）跟蹤》報告顯示，中國邊緣計算服務器市場在2023年仍保持穩(wěn)步增長，上半年中國定制邊緣專用服務器市場規(guī)模達到1.3億美元，同比增長49%。
邊緣計算市場成長空間廣闊，邊緣服務器市場潛力也不容小覷。目前，包括聯(lián)想、戴爾、新華三等國內(nèi)外服務器廠商，均開始全面布局邊緣計算市場，并推出了面向邊緣數(shù)據(jù)中心的不同產(chǎn)品和解決方案，以此來滿足不同企業(yè)的需求。據(jù)Gartner預測，到2025年，全球服務器市場規(guī)模將達到1350億美元，邊緣計算設備市場將達到370億美元。
可以說，隨著技術(shù)的日益成熟，邊緣業(yè)務應用將更加多樣化，越來越多的服務器廠商將面向不同的行業(yè)和應用，推出更加多樣化的產(chǎn)品，將進一步推動邊緣數(shù)據(jù)中心的高速發(fā)展。
五、大容量硬盤存儲
隨著固態(tài)硬盤的發(fā)展，已經(jīng)鮮有用戶關(guān)注傳統(tǒng)的機械硬盤。雖然機械硬盤在性能、空間、散熱等方面不再具備任何優(yōu)勢，但隨著技術(shù)的發(fā)展，單碟2.4TB，單盤24TB的大容量企業(yè)級硬盤在今年已經(jīng)發(fā)布。筆者認為，在云數(shù)據(jù)中心，這種高達24TB，甚至28TB的傳統(tǒng)機械硬盤，仍舊具有較大的性價比優(yōu)勢。因此，我們一直在關(guān)注大容量硬盤的技術(shù)創(chuàng)新。
今年，希捷推出了全新希捷銀河Exos X24硬盤，單碟容量為2.4TB的10碟片工藝，是希捷目前存儲密度最高的硬盤。該硬盤基于傳統(tǒng)磁記錄（CMR）技術(shù)，采用氦氣封裝，標準的3.5英寸規(guī)格，轉(zhuǎn)速7200 RPM，提供SATA和SAS接口，通過增強緩存功能，性能表現(xiàn)比僅使用讀取/寫入緩存的解決方案高達三倍。
西部數(shù)據(jù)今年發(fā)布了單盤26TB的大容量硬盤，該產(chǎn)品通過CMR（傳統(tǒng)磁記錄）技術(shù)將單盤HDD容量提升至22TB的同時，通過將OptiNAND與UltraSMR技術(shù)結(jié)合，將硬盤的容量提升至26TB。據(jù)悉，西部數(shù)據(jù)單盤容量28TB的產(chǎn)品即將發(fā)布。
可以看到，容量的提升使得旋轉(zhuǎn)磁碟和移動磁頭所需的電機數(shù)量減少，發(fā)生故障的概率也會降低，從而提高了每TB數(shù)據(jù)存儲的整體可靠性。因此，憑借高容量、高性價比的優(yōu)勢，大容量仍將是數(shù)據(jù)中心主要存儲產(chǎn)品。
以上，是筆者2023年關(guān)注的數(shù)據(jù)中心五大熱點技術(shù)。作為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型必不可少的基礎設施，數(shù)據(jù)中心未來將會出現(xiàn)哪些熱門技術(shù)，讓我們拭目以待吧！
本文標題：包括液冷解決方案等2023年數(shù)據(jù)中心熱點技術(shù)盤點
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