包括液冷解決方案等2023年數(shù)據(jù)中心熱點(diǎn)技術(shù)盤點(diǎn)
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(shè)速度得到了前所未有的增長。在《數(shù)據(jù)中心2030》報(bào)告中，華為預(yù)測(cè)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(gè)，并將保持快速增長；同時(shí)隨著自動(dòng)駕駛、智能制造、元宇宙等應(yīng)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(shí)代重要的IT基礎(chǔ)設(shè)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(duì)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(duì)數(shù)字經(jīng)濟(jì)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(jìn)。與此同時(shí)，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(jìn)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(duì)簡(jiǎn)單，因此更加容易部署。
為了統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)，希望通過標(biāo)準(zhǔn)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(fù)壓設(shè)計(jì)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(jìn)入散熱管道冷卻管路中，而不會(huì)造成管道管路中的冷卻液外泄，從根源上解決了漏液?jiǎn)栴}的發(fā)生。
與此同時(shí)，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(fēng)扇設(shè)計(jì)，溫水進(jìn)水和回水保持在45度-60度之間，兼具最佳能耗比和經(jīng)濟(jì)效用；同時(shí)，該技術(shù)還支持GPU、CPU多元計(jì)算需求散熱，滿足AI算力需求下，CPU計(jì)算、GPU計(jì)算以及CPU+GPU等異構(gòu)計(jì)算帶來的性能提升的同時(shí)更少能耗。
另外，包括新華三、曙光等服務(wù)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)正在不斷完善，且受到越來越多的用戶關(guān)注。
二、AI服務(wù)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(gè)核心要素，而算力作為其中最核心的要素，帶動(dòng)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(duì)于算力的要求越來越高，AI服務(wù)器應(yīng)運(yùn)而生。
所謂AI服務(wù)器，顧名思義即一種能夠提供人工智能（AI）計(jì)算的服務(wù)器。按照應(yīng)用場(chǎng)景來分，AI服務(wù)器可以分為訓(xùn)練和推理兩種，其中訓(xùn)練對(duì)芯片算力要求更高，推理對(duì)算力的要求偏低。由于AI服務(wù)器的集成度較高，因此研發(fā)難度較普通的服務(wù)器要更加復(fù)雜。不過，由于AI服務(wù)器算力更強(qiáng)，部署更加簡(jiǎn)單，因此備受企業(yè)關(guān)注。
目前，除了英偉達(dá)DGX A100系列AI服務(wù)器之外，國內(nèi)包括新華三、浪潮、聯(lián)想等服務(wù)器廠商，均推出了AI服務(wù)器。例如，早在2019年浪潮AI服務(wù)器研發(fā)團(tuán)隊(duì)就攻克了互聯(lián)、供電和散熱設(shè)計(jì)的三大技術(shù)挑戰(zhàn)，研發(fā)出了Purley平臺(tái)2U8GPU超高密度AI服務(wù)器。新華三集團(tuán)去年推出了全新的AI一體機(jī)，以訓(xùn)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(shí)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(xùn)練服務(wù)器，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中即采用了三重獨(dú)立風(fēng)道設(shè)計(jì)，可為CPU節(jié)點(diǎn)、GPU節(jié)點(diǎn)，以及交換機(jī)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)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(wù)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(shì)。面對(duì)數(shù)據(jù)洪流，雖然CPU、GPU、存儲(chǔ)的性能在不斷提高，但是傳統(tǒng)的計(jì)算、存儲(chǔ)分離的架構(gòu)，讓數(shù)據(jù)的搬運(yùn)慢、數(shù)據(jù)搬運(yùn)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(chǔ)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(chǔ)單元提升算力，成百上千倍地提高計(jì)算效率，降低成本。與此同時(shí)，存算一體仍舊屬于非馮諾伊曼架構(gòu)，在特定領(lǐng)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(jì)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(jì)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(shí)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(duì)其青睞有加。目前，存算一體芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初步的商業(yè)化應(yīng)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(shí)代，存算一體技術(shù)有望大幅度提升AI芯片的計(jì)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(jì)性，為人工智能的大規(guī)模應(yīng)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(chǔ)的容量在不斷提升，價(jià)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(chǔ)，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(chǔ)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(jìn)的NAND閃存芯片，該芯片由238層存儲(chǔ)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(jì)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(jìn)一步完善 321 層 NAND 閃存，并計(jì)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(shí)現(xiàn)8平面3D NAND設(shè)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(chǔ)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(dāng)中。在應(yīng)用層面，隨著AIGC時(shí)代的到來，對(duì)于數(shù)據(jù)中心的算力和存儲(chǔ)都提出了更高的要求，全閃存存儲(chǔ)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(chǔ)的價(jià)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(chǔ)，以滿足創(chuàng)新應(yīng)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(jì)算憑借實(shí)時(shí)性、安全性、低成本等優(yōu)勢(shì)，更受企業(yè)歡迎，這也使得邊緣數(shù)據(jù)中心的建設(shè)速度穩(wěn)步增長。
據(jù)Gartner預(yù)測(cè)，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(jìn)行處理。據(jù)STL Partners的預(yù)測(cè)，到2030年，全球邊緣計(jì)算潛在市場(chǎng)規(guī)模將增長到4450億美元，10年復(fù)合增長率高達(dá)48%。
IDC發(fā)布的《中國半年度邊緣計(jì)算市場(chǎng)（2023上半年）跟蹤》報(bào)告顯示，中國邊緣計(jì)算服務(wù)器市場(chǎng)在2023年仍保持穩(wěn)步增長，上半年中國定制邊緣專用服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1.3億美元，同比增長49%。
邊緣計(jì)算市場(chǎng)成長空間廣闊，邊緣服務(wù)器市場(chǎng)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(wù)器廠商，均開始全面布局邊緣計(jì)算市場(chǎng)，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(yù)測(cè)，到2025年，全球服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1350億美元，邊緣計(jì)算設(shè)備市場(chǎng)將達(dá)到370億美元。
可以說，隨著技術(shù)的日益成熟，邊緣業(yè)務(wù)應(yīng)用將更加多樣化，越來越多的服務(wù)器廠商將面向不同的行業(yè)和應(yīng)用，推出更加多樣化的產(chǎn)品，將進(jìn)一步推動(dòng)邊緣數(shù)據(jù)中心的高速發(fā)展。
五、大容量硬盤存儲(chǔ)
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(jī)械硬盤。雖然機(jī)械硬盤在性能、空間、散熱等方面不再具備任何優(yōu)勢(shì)，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(jí)硬盤在今年已經(jīng)發(fā)布。筆者認(rèn)為，在云數(shù)據(jù)中心，這種高達(dá)24TB，甚至28TB的傳統(tǒng)機(jī)械硬盤，仍舊具有較大的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。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(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)的3.5英寸規(guī)格，轉(zhuǎn)速7200 RPM，提供SATA和SAS接口，通過增強(qiáng)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(dá)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(shí)，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(dòng)磁頭所需的電機(jī)數(shù)量減少，發(fā)生故障的概率也會(huì)降低，從而提高了每TB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的整體可靠性。因此，憑借高容量、高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)，大容量仍將是數(shù)據(jù)中心主要存儲(chǔ)產(chǎn)品。
以上，是筆者2023年關(guān)注的數(shù)據(jù)中心五大熱點(diǎn)技術(shù)。作為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心未來將會(huì)出現(xiàn)哪些熱門技術(shù)，讓我們拭目以待吧！
本文標(biāo)題：包括液冷解決方案等2023年數(shù)據(jù)中心熱點(diǎn)技術(shù)盤點(diǎn)
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