不同于看不見(jiàn)的云計(jì)算，數(shù)據(jù)中心作為背后支撐云與AI大模型訓(xùn)練的底層基礎(chǔ)設(shè)施，是一項(xiàng)重資產(chǎn)投入，其生命周期往往是按十年量級(jí)來(lái)衡量的。這也意味著一旦提前布局不當(dāng)，或者跟不上當(dāng)下應(yīng)用市場(chǎng)的需求，對(duì)于建設(shè)方而言，不敢求回報(bào)，就連投資成本和后續(xù)的運(yùn)營(yíng)成本都可能無(wú)法收回。從運(yùn)營(yíng)商到獨(dú)立的第三方IDC廠(chǎng)商，以及互聯(lián)網(wǎng)/ICT企業(yè)在內(nèi)，作為數(shù)據(jù)中心的主要參與者，都曾并正在經(jīng)歷類(lèi)似問(wèn)題。
盡管因近些年受政策和市場(chǎng)需求（包括技術(shù)門(mén)檻的進(jìn)一步降低）等多方面因素影響而時(shí)有波動(dòng)，但國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)熱情不減。需求端，算力尤其是AI算力缺口依然很大，但Scale out芯片互聯(lián)等技術(shù)方案帶來(lái)的算力利用率不高也是事實(shí)。因而數(shù)據(jù)中心建設(shè)想要盡可能跟上企業(yè)客戶(hù)的算力需求，不僅要見(jiàn)效快，還能靈活可擴(kuò)容。
政策端，其底色一直是朝著綠色低碳發(fā)展。早在2016年印發(fā)的《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》就提出，增加IT項(xiàng)目投資及逐步控制新建數(shù)據(jù)中心的PUE值（2018年不高于1.5，2020年不高于1.4）。2021年至今，北京、廣州等多地都相繼出臺(tái)了數(shù)據(jù)中心能耗保障的相關(guān)要求?？傮w上，對(duì)數(shù)據(jù)中心的PUE等能耗指標(biāo)的考核不斷嚴(yán)格。
同時(shí)，全國(guó)多地政策鼓勵(lì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)采用預(yù)制模塊化等裝配式建筑。一些國(guó)家級(jí)的綠色數(shù)據(jù)中心已經(jīng)在積極采用液冷、高壓直流等高效冷卻技術(shù)產(chǎn)品、智能化運(yùn)維管理技術(shù)及模塊化系統(tǒng)解決方案等。
因此，建設(shè)者們一直在推動(dòng)數(shù)據(jù)中心預(yù)制化的解決方案，這也符合數(shù)據(jù)中心預(yù)制化、模塊化的趨勢(shì)。只不過(guò)，隨著時(shí)代的變遷，預(yù)制化數(shù)據(jù)中心從通用算力+風(fēng)冷散熱方案為主體的上一代，開(kāi)始逐漸轉(zhuǎn)變到AI算力等多元算力+液冷散熱方案為主體的AIDC模式。
鈦媒體近日跟隨浪潮信息走進(jìn)了其位于濟(jì)南的元腦“算力工廠(chǎng)”。該智算中心是浪潮信息預(yù)制化AIDC解決方案的新樣板，支撐著在全球服務(wù)器大規(guī)模測(cè)試、客戶(hù)POC測(cè)試、大模型開(kāi)發(fā)與應(yīng)用、智能化轉(zhuǎn)型等業(yè)務(wù)場(chǎng)景的算力需求。
預(yù)制化數(shù)據(jù)中心，即將設(shè)備模塊在工廠(chǎng)就預(yù)先集成到集裝箱中，并完成測(cè)試。到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，這些集裝箱就像“樂(lè)高”一樣被快速組裝起來(lái)，形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)中心。其優(yōu)勢(shì)在于，與土建解耦，不受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，所有機(jī)電設(shè)備在工廠(chǎng)預(yù)集成、預(yù)測(cè)試，接入市電、網(wǎng)絡(luò)和水源即可獨(dú)立運(yùn)行，預(yù)制裝配率高，且集成工作與現(xiàn)場(chǎng)土建工作并行，縮短建設(shè)工期。
同時(shí)，根據(jù)功能的不同，集裝箱可被分為IT、電力、集成冷站、集成冷源、辦公、走廊、電梯、樓梯等八種功能箱體，可根據(jù)不同場(chǎng)景、規(guī)模靈活組合，并按照功率區(qū)段分區(qū)部署，匹配不同算力應(yīng)用場(chǎng)景。對(duì)于客戶(hù)而言，初期根據(jù)資金水平和算力需求按需部署，后期可根據(jù)算力設(shè)備，匹配數(shù)據(jù)中心模式在線(xiàn)柔性升級(jí)擴(kuò)容。在支持水平擴(kuò)容的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)豎向按需擴(kuò)容，最高可擴(kuò)容至5層。
此外，當(dāng)前數(shù)據(jù)中心建設(shè)必須將綠色節(jié)能考慮在內(nèi)。過(guò)去十年，CPU熱設(shè)計(jì)功率（TDP）幾乎翻了一番，而GPU熱設(shè)計(jì)功耗已從2008年的不足200W到目前的1000W，單機(jī)柜功率密度已從5kW攀升至100kW以上。但Scale Up所帶來(lái)的部署密度提升是實(shí)現(xiàn)Scale Out規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張的前提和基礎(chǔ)，而液冷、智能溫控等先進(jìn)制冷技術(shù)則會(huì)解決Scale Up引發(fā)的散熱問(wèn)題，這意味著，占地大、能耗高的數(shù)百兆瓦數(shù)據(jù)中心會(huì)進(jìn)一步壓縮到更加緊湊、更加節(jié)能。
元腦算力工廠(chǎng)正是基于這一思路展開(kāi)。
當(dāng)前一期建設(shè)規(guī)模上，已實(shí)現(xiàn)119臺(tái)集裝箱，419個(gè)機(jī)柜的一層部署，總?cè)萘窟_(dá)到10MW，使用年限可達(dá)50年。
從規(guī)劃到集裝箱工廠(chǎng)生產(chǎn)預(yù)制、地基建設(shè)、吊裝、調(diào)試等，總共耗時(shí)9個(gè)月完成交付，刨去前期規(guī)劃時(shí)間，實(shí)際建成投運(yùn)僅用時(shí)120天。
鈦媒體注意到，在選擇用集裝箱投資建設(shè)之初，浪潮信息內(nèi)部就做了深入的論證和預(yù)想。
“其實(shí)在國(guó)內(nèi)，10MW以上規(guī)模的智算中心并不多。這意味著采用集裝箱結(jié)構(gòu)一旦上了規(guī)模，幾百個(gè)進(jìn)行組裝實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，對(duì)技術(shù)要求是非常高的。同時(shí)，和樓宇建設(shè)相比，集裝箱式不僅可以短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建這樣一個(gè)大規(guī)模集群，同時(shí)也可以為未來(lái)基建節(jié)省更多的投資。我們認(rèn)為預(yù)制化是最能滿(mǎn)足AI時(shí)代算力快速部署的需求。”浪潮信息服務(wù)器產(chǎn)品線(xiàn)副總經(jīng)理李金波指出。
除了在基建層面實(shí)現(xiàn)預(yù)制化外，元腦算力工廠(chǎng)全面遵循了“高密+綠色”的未來(lái)智算中心設(shè)計(jì)理念，算力節(jié)點(diǎn)大量使用高密智算算力倉(cāng)，將風(fēng)冷機(jī)柜的負(fù)載上限提升至50kW，液冷機(jī)柜的負(fù)載上限高達(dá)130kW。
為解決高密度部署帶來(lái)的散熱和能耗問(wèn)題，浪潮信息還將液冷、光伏、儲(chǔ)能、余熱回收等多種技術(shù)結(jié)合，并采用智能管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)IT和機(jī)房設(shè)備的控制聯(lián)動(dòng)，PUE可降至1.1以下。
如光伏發(fā)電技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，為智算中心提供清潔的電力來(lái)源；儲(chǔ)能技術(shù)則允許智算中心在電力需求低時(shí)儲(chǔ)存能量，并在高峰時(shí)段使用儲(chǔ)存的能量，平衡電網(wǎng)負(fù)荷并提高能源利用效率；集成冷站采用變頻冷機(jī)，冬季和過(guò)渡季節(jié)實(shí)現(xiàn)自然冷卻，15℃/21℃中溫冷水制冷，整機(jī)能效比≥5.5；結(jié)合余熱利用技術(shù)，冬季可覆蓋辦公區(qū)供暖。
另外，集裝箱采用了預(yù)制化鋼結(jié)構(gòu)建筑，材料回收率超80%，施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)粉塵噪音，建筑垃圾少，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保。
從成效上看，可總結(jié)為三點(diǎn)：一是“快”，將同等規(guī)模智算中心的建設(shè)周期從18個(gè)月縮減至4個(gè)月，工期縮短了近80%；二是“彈性可擴(kuò)容”，可根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)模分期高效進(jìn)行水平及豎向擴(kuò)容，有效節(jié)省前期投入成本；三是“綠色節(jié)能”，全年節(jié)省電費(fèi)近2億元，大幅降低運(yùn)營(yíng)成本。據(jù)測(cè)算，4個(gè)集裝箱、千卡規(guī)模算力，每年可節(jié)省電費(fèi)400萬(wàn)元。
如今，面對(duì)復(fù)雜多變的市場(chǎng)需求和客戶(hù)挑戰(zhàn)，如何快速構(gòu)建綠色高效智算中心，成為了眾多企業(yè)客戶(hù)共同面臨的難題。預(yù)制化智算中心的優(yōu)勢(shì)在于其能夠大幅縮短交付周期。
但追求預(yù)制化的智算中心也同樣遵循“沒(méi)有最好的，只有最適合的方案”，每個(gè)客戶(hù)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景、地理環(huán)境、能源政策等因素都各不相同。比如AIO（All-in-One）一體式、臨建級(jí)（十個(gè)集裝箱以?xún)?nèi)）、建筑級(jí)（永久性）三種預(yù)制化AIDC建設(shè)形式，適用于不同客戶(hù)訴求。對(duì)于算力基礎(chǔ)設(shè)施廠(chǎng)商而言，只有深入了解客戶(hù)需求，才能為其真正符合其實(shí)際需求的解決方案。
圖片來(lái)源@《2024算力工廠(chǎng)建設(shè)指南白皮書(shū)》
鈦媒體注意到，此前也有不少算力基礎(chǔ)設(shè)施廠(chǎng)商推出過(guò)預(yù)制化解決方案。在國(guó)內(nèi)，也有不少結(jié)合了預(yù)制化模塊化思路的數(shù)據(jù)中心建設(shè)成果。例如，阿里云于2016年2016年投產(chǎn)的張北數(shù)據(jù)中心一號(hào)、二號(hào)園區(qū)，由于該地區(qū)冬季氣溫低達(dá)-38°C，長(zhǎng)達(dá)半年不能施工，同樣借鑒了預(yù)制化的解決方案。
結(jié)合浪潮信息的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，其解決方案已在互聯(lián)網(wǎng)、金融、能源、教科研、汽車(chē)等行業(yè)落地，但更多是AIO或者臨建式的預(yù)制化模式。也就是說(shuō)，只需要數(shù)十個(gè)機(jī)柜，或者十個(gè)集裝箱以?xún)?nèi)的多箱拼接就可滿(mǎn)足需求，甚至不用地基。
“以高校為例，有時(shí)會(huì)有一些偶發(fā)性算力需求，比如受制于科研經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地空間等因素，智算中心規(guī)模較小，采用兩三個(gè)集裝箱即可拼接建成，使用十幾年達(dá)到生命周期報(bào)廢后，對(duì)高校在場(chǎng)地和投入上也不會(huì)有太大影響。再比如，在海外，考慮到初期建設(shè)成本問(wèn)題，企業(yè)為快速上線(xiàn)應(yīng)用，也可以采用這種方案。”李金波表示。
那么預(yù)制化AIDC是否短期內(nèi)仍局限于一些特殊場(chǎng)景：比如自然條件苛刻的地區(qū)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心難以快速鋪開(kāi)的海外市場(chǎng)，或者是偶發(fā)性的客戶(hù)算力需求？
國(guó)際咨詢(xún)機(jī)構(gòu)ResearchAndMarkets近日發(fā)布的報(bào)告中指出，模塊化數(shù)據(jù)中心（modular data center）市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2024年的299.3億美元增長(zhǎng)到2030年的794.9億美元，預(yù)測(cè)期內(nèi)的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)為17.7%。其中，模塊化電源和冷卻系統(tǒng)、預(yù)制IT模塊和增強(qiáng)的自動(dòng)化等關(guān)鍵進(jìn)步，都在改變數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)和部署方式。
報(bào)告還指出，小型數(shù)據(jù)中心是模塊化數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的一個(gè)重要細(xì)分市場(chǎng)，旨在滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)本地化計(jì)算能力日益增長(zhǎng)的需求，同時(shí)優(yōu)化空間和能源使用。一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是其靠近最終用戶(hù)，從而減少延遲并提高邊緣計(jì)算等應(yīng)用的性能，同時(shí)配備先進(jìn)的冷卻解決方案，可提高能源效率并降低運(yùn)營(yíng)成本。
浪潮信息人工智能與高性能產(chǎn)品線(xiàn)副總經(jīng)理張強(qiáng)認(rèn)為，未來(lái)落地像云腦算力工廠(chǎng)一樣的大規(guī)模預(yù)制化智算中心，是與液冷部署的規(guī)模相匹配的。
他進(jìn)一步告訴鈦媒體，“盡管這兩年液冷開(kāi)始不斷被提及，但實(shí)際與風(fēng)冷相比，其部署量還是比較低的比例。我們看到從2024年開(kāi)始，AI服務(wù)器高功耗導(dǎo)致的對(duì)液冷部署的強(qiáng)烈需求，到2025年可能就是液冷上量的關(guān)鍵時(shí)期。這意味著原有的一批數(shù)據(jù)中心可能沒(méi)辦法適應(yīng)新的算力場(chǎng)景了。”
追溯預(yù)制化的發(fā)展歷程，也能夠發(fā)現(xiàn)隨著裝配式建筑技術(shù)與模塊化數(shù)據(jù)中心融合程度的加深，預(yù)制化數(shù)據(jù)中心呈現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)建筑化、空間及內(nèi)外使用體驗(yàn)樓宇化、功能區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化等趨勢(shì)，以適應(yīng)高層級(jí)、多樓層、大規(guī)模集群的應(yīng)用。這從此次走訪(fǎng)元腦算力工廠(chǎng)的實(shí)體空間就能感知一二。預(yù)制化智算中心正走向建筑級(jí)應(yīng)用。
不等AI需求來(lái)了才開(kāi)始布局，而是在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，還要領(lǐng)先市場(chǎng)半步。（本文首發(fā)于鈦媒體APP，作者 | 楊麗，編輯 | 蓋虹達(dá)）
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綠色節(jié)能是大趨勢(shì)，智算中心的液冷技術(shù)很關(guān)鍵。
浪潮信息的預(yù)制化方案很實(shí)用，適合多種場(chǎng)景。
這種快速交付的智算中心，未來(lái)肯定大有可為！
預(yù)制化智算中心效率真高，120天建成太厲害了！