近幾十年來，世界對數字服務的需求不斷增加。疫情爆發以來，這種需求不斷增長，在封鎖和隔離時期，它們不僅是一種福利，而且是許多人的生命线。

隨着我們走出疫情，工作方式也永遠改變了，越來越多的人尋求遠程工作，無論是在家還是在不同的地區。

這與不斷發展的商業模式和數字化轉型相結合，需求進一步增長，邊緣計算等新需求激增。

所有這些都推動了數據中心的增長，但也增加了滿足需求的壓力。這些壓力使得空間、密度和功率在某些情況下成爲人們關注的限制因素。

增長規模

爲了了解近幾十年來數字服務的增長規模，數據量是一個關鍵指標。

根據Statista的數據，自2010年以來，創建、捕獲和消費的數據量已從2澤字節增長到2022年的97澤字節，預計2025年這一數字將達到181澤字節。

根據國際能源署的數據，盡管能源需求呈指數級增長，但自2010年以來，能源需求僅從194太瓦時(TWh)增長到2022年的200太瓦時出頭。

這兩個對比鮮明的數字表明，自那時以來，在計算能源效率方面取得了非凡的進步，特別是在純處理能力方面。

隨着摩爾定律在這一時期的生效，其好處是顯而易見的。不過現在，英偉達(Nvidia)首席執行官黃仁勳(Jensen Huang)等人擔心，摩爾定律效應可能即將終結。雖然這是有爭議的，但毫無疑問，處理器可能會變得越來越強大，同時在這個過程中產生更多的熱量。

爲了滿足2025年及以後的需求，很可能會遇到數據中心的限制，其中空間是主要的。

空間與電力

空間通常被視爲數據中心的主要限制之一。 空間是根據給定測量單位爲設備供電的能力來描述的，例如每平方英尺或平方米的瓦特數。

這是規範和設施設計的有用經驗法則。 建築師將根據這些措施來規劃冷卻和電力。 在這種方法下，數據中心逐漸變得更熱，使用更多的電力，以提供更高水平的處理。

在風冷數據中心中，這需要泵入越來越多的空氣，這意味着每消耗一瓦特，用於計算的空氣就會越來越少。 結果，20 世紀 90 年代和 2000 年代初的數據中心在提供數據處理方面的效率變得越來越低。

隨着芯片功率通過多種不同的技術發展不斷提高，以及對性能的需求不斷增加，數據中心運營商發現自己需要越來越多的冷卻量和流量，直到遇到成本、復雜性和管理方面的障礙。

許多人都經歷了一個門檻，他們根本無法僅僅泵入一個充滿空氣的房間來冷卻這些芯片，這使得許多已經部署的技術變得越來越不可行。

設備管理

管理也成爲一個問題。 通常，隨着數據中心的發展，設備會因故障而升級或更改、移動或更換。 間隙、空間和擴展通常意味着，即使是精心實施的方法（例如熱通道/冷通道系統）也無法正常工作，因爲在權宜之計和需求的需要中，氣流管理指南經常被忽視。

當考慮新項目或服務時，這可能會增加空間限制的印象，而事實上，如果管理得當，設施可能需要更多空間才能達到泵送空氣冷卻不可避免的極限。

由此可以清楚地看出，雖然良好的管理和設計是確保物理空間不成爲滿足數據中心數字服務需求的限制的關鍵，但空氣冷卻現在和將來都將越來越如此。

隨着邊緣計算等其他架構的出現，如果要滿足服務需求、物理空間、能源效率和可持續性需求，將需要新的冷卻解決方案。

爲了滿足可預見的未來對數字服務的新興需求，數據中心運營商將需要考慮空氣冷卻、液體冷卻和直接芯片冷卻的混合，利用每種冷卻的具體特徵，適當地、按比例地提供那種 冷卻，使密度能夠可靠且經濟地部署。

低效介質

在冷卻方面有一個明顯的現實：從產生熱量的地方捕獲熱量越近，過程就越高效。

與此相關的是，空氣是一種效率非常低的介質。 水基流體或其他介電液體是捕獲和傳遞熱量的更有效的介質。

即使採用熱通道和冷通道布局、後門和行內冷卻器、盲板和高效布线，空氣效率仍然低下。 雖然這些措施可能在未來幾年仍是許多運營商組合的一部分，但必須考慮其他方法。

與空氣冷卻相比，液體冷卻解決方案可以提供更大的能力來適應設備密度，通過液體冷卻捕獲的熱量可以更有效地從設備的直接環境中去除，並帶來潛在的再利用機會，而無需改變狀態。

目前液體冷卻和直接芯片冷卻方面的發展不僅可以滿足當今的密度需求，緩解物理空間限制，還可以提供關鍵的升級路徑，使數據中心運營商能夠轉向更高效的方法。

這一點至關重要，因爲在持續的通脹趨勢和持續的全球不確定性的情況下，預算也面臨壓力。

優勢和目的

有了這些新的冷卻技術和系統，這不是一種一刀切的方法。每種技術和系統都有其特定的優勢和特點，必須考慮這些優勢和特點以確保按照要求提供正確的性能。

機架式、排式或直接精密液體冷卻都提供了不同的應用和優勢，以實現整體密度和性能目標。始終確保有助於實現可持續發展目標的效率。

數據中心運營商的設計和運營目標必須得到值得信賴的技術合作夥伴的支持，該合作夥伴不僅擁有深入的知識，而且擁有廣泛的解決方案組合來滿足每種需求。

了解更好管理的空氣冷卻可以保留在哪裏，可以採用液體冷卻，並利用直接到芯片的冷卻，是控制當前需求的關鍵，同時構建通往未來能力的道路。

改進和前進道路

通過適當檢查真實或感知的數據中心空間限制，數據中心運營商可以確定如何最好地滿足其密度需求。更高效、精確和可控的冷卻解決方案將是這項工作的關鍵部分。

效率是可持續發展努力的核心，空氣、液體和直接冷卻技術的混合系統可以爲數據中心冷卻建立一條更有效的途徑，緩解空間壓力，同時滿足需求並爲未來增長提供強大的基礎。

一個值得信賴的技術合作夥伴，擁有廣泛的知識和投資組合資源，可以指導運營商最明智、最恰當地使用這些現已驗證的技術，以可持續的方式實現其商業抱負。

作者：Markus Gerber

標題：空間和電力：真正限制數據中心容量的因素

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