在以“智能DC,预建未来”为主题的第五届数据中心基础设施技术峰会上,关于国内数据中心发展趋势,中国电子工程设计院副总工程师、研究员级高级工程师、国务院政府特殊津贴专家钟景华认为:数据中心是一切信息化的基础,各行各业依赖于信息技术的发展而发展,信息数据已成为社会发展不可缺少的元素,数据创新未来。
2010~2019,数据中心行业经历了波澜壮阔的十年,从数据机房到数据中心,发展到今天的云数据中心。随着人工智能、云计算、大数据、5G等新技术的迅猛发展,数据中心正在进入下一个黄金时代,在迎来市场需求激增的同时,也面临着建设资源获取难、建设周期长、能耗高等问题,在架构弹性和运维等方面也存在诸多挑战。
近日,华为发布面向2025年数据中心能源十大趋势,希望在未来抵达之前,让数据中心能源演进的脉络清晰可见。
数据中心能源十大趋势
趋势一:高密
随着IT算力持续演进,CPU和服务器功率持续提升;伴随AI应用的需求增长,AI算力比重进一步提升。为平衡效率和成本,数据中心必将向高密化发展。当前,数据中心单柜平均功率为6~8kW,预计到2025年,15~20kW/柜将成为主流。
趋势二:弹性
IT设备的生命周期一般为3~5年,大体上其功率密度每5年翻一倍,而数据中心基础设施的生命周期为10~15年。数据中心基础设施需支持架构弹性、分期投资,以生命周期最优的CAPEX满足2~3代IT设备的演进;同时,由于承载的IT业务不同,数据中心须匹配不同功率密度的IT设备混合部署。
趋势三:绿色
当前全球数据中心的耗电量约占总量的3%,预计到2025年总耗电量将达1000TWh以上,节能减排和降低运营成本面临巨大挑战,降低数据中心PUE和建设绿色数据中心成为必然方向。利用清洁能源、余热回收,以及在数据中心全生命周期内最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材等),保护环境和减少污染,是大势所趋。预计未来五年内,中国新建数据中心PUE将进入1.1时代。
趋势四:快速
互联网业务呈现短时间内快速爆发的特征,业务侧数据和流量需求激增,要求数据中心必须快速投入使用;另一方面,数据中心由支撑系统转为生产系统,更快上线意味着更快收益。当前数据中心TTM典型水平是9~12个月,预计未来将缩短至6个月以内。
趋势五:全数字化,AI智能
数字化和智能化是数据中心基础设施演进的必由之路。随着IOT、AI技术的不断完善,数据中心将逐步实现由运维、节能、运营等单域的数字化,向规划、建设、运维、优化的全生命周期数字化和自动驾驶演进,AI将得到普遍应用。
趋势六:全模块化
应对传统数据中心建设缓慢和初期投资成本大的弊端,更多数据中心将实践全模块化的建设理念。模块化设计将从部件模块化演进到架构模块化、机房模块化,最终实现数据中心全模块化。全模块化具备快速部署、弹性扩容、运维简单、高效节能等优势。
趋势七:供电极简,锂进铅退
传统数据中心供配电系统存在系统割裂且复杂、占地面积大、故障定位难等问题,极简的供电架构将减少变换次数,缩短供电距离,减少占地,提升出柜率和系统能效。同时,相对传统铅酸电池,锂电池在占地面积、使用寿命等方面存在优势,随着锂电池成本的不断下降,未来将在数据中心规模应用。
趋势八:风液融合,风进水退
GPU、NPU的应用促进高密场景增多,液冷系统越来越普遍。但部分存储与计算业务仍为低密场景,为快速适应未来不确定的IT业务需求,制冷方案需兼容风冷系统和液冷系统。同时,由于冷冻水系统架构复杂,不利于快速部署和运维,而模块化架构的间接蒸发冷却系统可缩短部署时间、降低运维难度,同时充分利用自然冷却资源,大幅降低制冷系统的电力消耗,在气候适宜区域将逐步取代冷冻水系统。
趋势九:比特瓦特联动
降低PUE不意味着数据中心总体能耗最优,需把数据中心作为整体来评估和优化能耗,而不只是聚焦在数据中心能源基础设施。通过能源、IT、芯片、数据、云的全栈联合创新,实现比特和瓦特的联动,达到动态节能,全系统能效最优。
趋势十:安全可信
数据中心基础设施智能化程度不断提升,随之面临的网络安全威胁成倍增加。数据中心须同时需要具备韧性、Security安全性、隐私性、Safety安全性、可靠性、可用性六个特征,以避免由环境因素、恶意人员发起的攻击威胁,包括网络入侵类的威胁。
推动整个产业迎接新一轮变革
纵观以上发展趋势,数据中心在能源变革方面存在巨大的市场需求与发展空间,关键是要有强有力的技术创新领导者和强大的生态伙伴,共同加速数据中心能源技术创新,推动整个产业迎接新一轮变革。
回顾历届数据中心基础设施技术峰会,华为与行业同仁共同见证了华为模块化UPS并机的挑战,业界首个TR3 Ready认证中心,探讨了攻坚数字化、网络化和智能化的数据中心,分享了数据中心变革重构和创新实践,颁布了首个微模块PUE测试证书,华为公司一直践行行业创新的承诺和责任。2019年进一步以“智DC,预建未来”为主题,共同探索数据中心的持续创新。
华为网络能源产品线总裁周桃园谈到,伴随着人工智能、物联网、云和5G等技术的迅速推广和应用,未来人类社会将演变成为一个万物感知、万物互联、万物智能的智能世界,要支撑这样一个智能世界,数据中心基础设施将成为智能世界的底座。
但是,当前数据中心基础设施存在建设周期长、上市时间慢、平滑演进困难、初始投资大、不能按需扩容弹性扩展、效率低、PUE高、运营成本高等挑战,要解决这些挑战唯有持续创新。
华为是一家以ICT技术起家的公司,在5G、AI、大数据等数字技术上具有领先优势,同时在电力电子能源等传统领域布局多年,能力领先。相信华为将ICT技术和能源技术结合,可以产生出更多的化学反应,加速能源的数字化,通过比特管理瓦特,比特管理能源,打造更绿色、可靠、智能的能源产品和解决方案。
据介绍,华为持续加大在网络能源领域的投入,累计研发人员已经超过3000人,每年都将不低于销售收入15%的费用用于研发。华为在德国、日本、瑞典和中国深圳、上海等城市进行全球化布局,并在全球主要区域组建了产品管理团队。从客户实际需求和应用场景出发,把华为信息技术、云、大数据技术与电力电子技术,通过重构数据中心的架构,重构供电系统、重构温控系统、重构营维系统,引领行业变革,帮助客户和合作伙伴创造价值,助力实现商业成功。
华为的任何创新,首先在华为云数据中心进行验证。例如业界首个商用AI能效解决方案为华为廊坊云数据中心一年节省电费高达上千万人民币,预制模块化解决方案、间接蒸发冷却方案、智能锂电方案、智能管理系统等创新解决方案也分别在华为的东莞、乌兰察布、廊坊等云数据中心进行了批量交付验证,显著缩短了云业务部署周期,极大的降低数据中心的PUE和运维成本。
与此同时,华为始终以客户为中心,和运营商、金融行业、ISP行业等客户开展联合创新,牵引产品和解决方案不断向前发展,持续打造引领行业解决方案,牵引行业蓬勃发展。
2019年,华为数据中心产品持续领跑市场,其中模块化UPS市场份额持续保持第一,预制模块化数据中心市场持续第一,并相继获得了亚太DCD智慧能源、智能数据中心技术领导力等大奖。
华为重视合作伙伴的力量,加强生态合作,和客户进行联合创新。本次峰会,华为与协会组织、设计院等共同携手发布行业白皮书,启动“智领DC”计划,和合作伙伴不断探索持续创新,共同预建DC的未来。