近期，《人民日報》刊發的評論文章中提到，算力已經像水和電一樣，成爲我們生活中必不可少的公共基礎資源。無論是手機、個人電腦，還是服務器、超級計算機，算力的應用已經滲透到我們日常生活的方方面面，服務於各行各業。然而，我們應該意識到，算力並不僅僅是計算機硬件的運算能力，更是一種基於計算的服務能力。只有將全國各地零散的算力資源連接起來，形成一個統一調度的算力網絡，我們才能實現“一點接入、即取即用”的便捷性。
這次官方媒體將算力網與水、電等公共基礎資源相提並論，突顯了算力作爲先進生產力的重要地位。但是，目前市場上的關注焦點主要集中在芯片生產的國產化問題上，卻忽視了算力網絡發展的核心所在——能源問題。
01
未來算力的能耗
堪比目前的電解鋁
隨着算力的不斷增長，其能耗問題逐漸凸顯，引發了全球範圍內的關注和討論。
2021年全球數據中心市場規模超過679億美元，且保持9.8%的增長率平穩增長。我國數據中心市場規模達218億美元左右，近三年市場規模年均復合增長率達30%，在用數據中心機架規模復合增速超過30%。
隨着數據中心數量和規模不斷擴大，數據中心能耗迅速增加。據統計，2017年全球數據中心的電力消耗總量已經佔據了全球總用電量的3%。有行業分析師認爲，在未來若幹年內，數據中心電費成本年均復合増長率將達到6%。在我國，2018年數據中心耗電量爲1609億千瓦時，已超過上海市總用電量，相當於1.6個三峽發電站的發電量且增幅已經連續八年超過12%。根據《綠色數據中心白皮書》的預測，在2020年，該數據預計將超過2900億千瓦時，到2030年將突破4000億千瓦時。
以目前耗電量幾乎最高的電解鋁行業爲例，一般來說，生產一噸電解鋁約需消耗13500kWh電能。據此，可以根據當年電解鋁的產量來大致推測其耗電量。例如，2020年，我國電解鋁產量爲3712.4萬噸，那么行業總耗電就約爲5011.74億kWh，這大約佔2020年我國全社會用電量的6.67%。
算力與電解鋁，兩個看似毫無交集的領域，在能耗問題上卻有着驚人的相似性。從上述數據中可以看出，全球數據中心的能耗已經呈現出指數級的增長趨勢，而我國的數據中心能耗更是以驚人的速度遞增。這種能耗的增長不僅加劇了全球的能源緊張局勢，也加大了對環保和可持續發展的壓力。
02
液冷與海底數據中心
成爲化解難題的技術路徑
隨着ChatGPT等大型生成式人工智能模型的快速崛起，算力的需求呈現爆發式增長。這種增長並不僅僅是量的增加，更涉及到模型復雜度、精度和泛化能力等多個維度的提升。尤其是當模型參數突破百億級別時，對算力的渴求更加迫切。然而，與此同時，高算力背後隱藏的功耗問題也逐漸浮出水面。目前市場上領先的CPU和GPU芯片，其功耗已經達到了驚人的水平，例如Intel的某些高端CPU功耗已經突破350W，而NVIDIA的H100系列GPU更是高達700W。這種功耗產生的熱量如果沒有得到有效的處理，輕則影響服務器的運行效率，重則可能導致硬件的損壞。
爲了有效應對這一問題，業界提出了兩大主流解決方案：液冷散熱和海底數據中心。
液冷技術憑借其高效的散熱性能受到廣泛關注。根據冷卻液與發熱器件的接觸方式，液冷技術可以細分爲間接液冷和直接液冷兩種。其中，冷板式液冷因爲其在改造成本、可維護性和兼容性方面的顯著優勢，被廣泛應用；而浸沒式液冷則以其出色的冷卻效果和明顯的節能性受到青睞，尤其適用於高功率密度的機櫃。從市場統計數據來看，雖然2022年數據中心液冷技術的滲透率僅在5%~8%之間，但到了2023上半年，這一比例在我國已經迅速上升到90%，顯示出強勁的增長勢頭。與此同時，浸沒式液冷的滲透率也達到了10%。
海底數據中心是另一個頗具創意的解決方案。這種數據中心將服務器放置在海底的密封艙中，巧妙地利用廣闊的海洋作爲自然冷源。海底數據中心不僅具有“三省”(省電、省水、省地)的優勢，還兼具“兩高”(高安全、高可靠)和“一快”(快速部署)的特點。其PUE低至1.076，在數據中心行業中處於領先地位。據民生證券的研報預測，到2026年，與此相關的項目年租艙收入可能超過十億元，售艙與租艙的累計收入有望超過100億。
從產業鏈的角度來看，有多家公司在這一領域進行了積極布局。例如，曙光數創和浪潮信息憑借其服務器產品的技術實力，積極布局液冷技術；英維克則憑借多年在溫控領域的深耕經驗，進行了多點布局；而海蘭信則是掌握了海底數據中心技術的代表企業。
綜上所述，大型AI模型所驅動的算力需求增長及其帶來的高功耗問題已經成爲業界關注的焦點。幸運的是，液冷技術和海底數據中心爲我們提供了有效的解決方案。隨着技術的不斷進步和應用場景的持續拓展，我們有理由相信這些方案將在未來得到更爲廣泛的應用和優化。
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原文標題 : 未來已來：算力網絡、能耗與可持續性的交匯點
標題：未來已來：算力網絡、能耗與可持續性的交匯點
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