【绿色计算产业联盟】绿色计算产业发展白皮书2022版.pdf

我们所处的时代是个技术和产业急剧变化的时代,各种新的技术和应用在不断地涌现和迭代发展,如云计算、人工智能、5G网络、物联网、区块链、自动驾驶等新技术的广泛采用,不断地丰富人们生活和提高社会生产力,同时也带来日益的数据量爆炸和计算能力需求的提高。


作为信息社会的底层架构,计算基础设施也必须呼应上层业务和应用的变化,进一步提升计算能力。同时,计算基础设施也是全球碳排放的一个重要来源,计算基础设施的能源消耗给全球气候带来的负面影响不可忽略。因此,进一步提高计算基础设施的性能同时降低单位能耗就成了计算行业必须直面的挑战。


产业空间

√伴随东数西算、算力网络、一体化大数据中心、人工智能计算中心等战略工程的推进,我国计算产业迈入新的高速发展阶段。新阶段带来了很多挑战,同时也给整个计算产业界带来更多机遇,新技术、新产品、新业态、新商业模式正在大量涌现。


√绿色计算以基于开放授权Arm处理器技术为基础,继在控制器和移动计算领域的成功之后,以节能和安全为特点的Arm处理器技术逐渐成为成为计算基础设施的新标准。


√全球范围内,Arm架构CPU在服务器市场处于快速上升期。根据Informa公司旗下的Omdia研究机构的统计数据,2022年第二季度全球服务器出货量为340万台,Arm服务器占比已达到了7.1%,同比增长48%。根据GCC统计的2021年底中国区数据,Arm服务器占比已经超过10%,达到11%。


产业趋势

我们所处的时代是个技术和产业急剧变化的时代,各种新的技术和应用在不断地涌现和迭代发展,如云计算、人工智能、元宇宙、5G网络、物联网、区块链等新技术的广泛采用,不断地丰富人们生活和提高社会生产力,同时也带来日益的数据量爆炸和计算能力需求的提高。


1、从数据中心的需求到处理器的技术发展,绿色计算产业对于性能、能效和安全性提出更高的要求。


数据中心的算力需求持续增长,Al成为重要计算任务。2020-2025年全球产生或复制数据量以CAGR23%保持增长,并预计每四个月对算力的需求就会翻一倍。在“双碳”目标大背景下,减少碳排放,节能减排是重中之重。数据中心是数字基础设施的重要载体,作为典型的耗能大户面临的节能任务更加艰巨与紧迫。随着网络与计算业务的快速发展,越来越多的关键性服务和高价值数据被迁移到了云端和边缘,与传统的本地数据保护策略不同,对数据的保护也变得更加复杂。从欧盟GDPR到我国个人信息保护法,数据隐私监管保护的范围愈加扩大,力度日益增强,对关键数据和业务进行安全保护,是合规遵从的关键因素。


2、绿色计算产业的标准工作应该重点从性能、能效和安全角度出发,持续推动相关标准和评测规范的制定和落地。


标准体系是指引产业方向、推动产业各方达成产业共识、促进商用进程的重要力量。标准和评测工作首先应根据业务的诉求,满足数据中心应用(例如人工智能、大数据分析、高性能计算、移动应用上云、容器等)对软硬件基础设施在性能、能效和安全等方面不断提升的需求。针对多样性算力的不同应用和产品,存在着不同的算力评价方法和工具,导致用户在评价和选型时难以适从,亟需完善多样性算力的评价体系和工具。


3、产业链上下游企业、开发者和用户需求的真正满足,亟需繁荣和多样性的绿色计算软硬件生态。


计算产业是一个充分开放的体系,构建一个更加成熟的绿色计算产业,需要产业链上成千上万的上下游企业、上千万的开发者以及千行百业的用户共同努力和相向而行才能成功。中国每年近千万高校毕业生的人才基础,以及众多软硬件和服务提供商,充分具备发展绿色计算产业生态的基本要素,但仍存在生态碎片化、条块化的挑战,各个领域都需要产业领先者来聚合产业资源、引领产业发展方向。


数据中心技术趋势

在“双碳”目标大背景下,减少碳排放,节能减排是重中之重。数据中心是数字基础设施的重要载体,作为典型的耗能大户,面临的节能任务更加艰巨与紧迫。最新数据显示,我国数据中心用电量已经占到了全社会用电量的2.6%左右。随着数据流量呈指数增长,数据中心设备功耗也在不断攀升,电能消耗数目弥巨和运营成本居高不下的问题愈发凸显,其能耗问题将成为重点整治对象。数据中心能源侧的碳排放主要来自于IT设备及基础设施的电力消耗,数据统计,在数据中心能耗结构中,主设备耗电占45%~55%,空调设备占35%~45%,电源及其他设备占10%~15%。当前大型互联网公司的电力支出占到总拥有成本(TCO)的30-40%,仅微次于电信网络运营商,功耗问题不容小觑。


此外,传统数据中心建设工程复杂,由于采用分层解耦采购建设,多厂家设备现场拼凑而成,软硬件接口存在定制问题,整体交付质量不高,交付周期长,无法快速投产。算力的提供开始从散件化组合走向产品化整合,整机柜服务器即是全栈建设的思路。整机柜服务器解决方案有高密度、节省空间的特点,由于采用整体统一供电、统一散热的方式,更加节能,也可以出厂预安装,提高部署效率,特别适用于高性能计算中心、人工智能计算中心、一体化大数据中心等场景。


目前,业界也已大量部署整机柜,如百度天蝎液冷整机柜、华为液冷整机柜、超聚变液冷Pod整机柜、京东LC天枢液冷整机柜,另外CCSA、CESA、ODCC、OCP等产业组织均已或正在推出液冷整机柜团体标准。

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