智東西（公眾號：zhidxcom）
作者 | 程茜
編輯 | 漠影
2024年，千行百業(yè)對AI推理的需求將呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長，行業(yè)對算力的需求遠遠超越以往。在這樣的形勢下，如何突破能耗瓶頸，進而獲取更充足的算力，已經(jīng)成為每個企業(yè)迫在眉睫且亟待解決的關(guān)鍵問題。
然而，當前的現(xiàn)實情況是有效算力供給已無法滿足算力需求：一方面，從儲備到應用的算力需求都愈發(fā)旺盛，OpenAI CEO召集全球投資者組建聯(lián)盟為大模型構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施，馬斯克的無人駕駛出租車Cybercab為科技行業(yè)描繪了未來感十足的面面，還有性能愈發(fā)強大的GPT-o1等模型層出不窮。
另一方面，數(shù)據(jù)中心的算力潛能尚未被完全挖掘出來。數(shù)據(jù)中心常被認為是“耗電怪獸”，因為服務器運行伴隨著熱量釋放，溫度一旦超過極限值，服務器性能就會顯著降低，限制數(shù)據(jù)中心算力發(fā)揮。于是各類創(chuàng)新技術(shù)涌現(xiàn)，試圖讓數(shù)據(jù)中心再次突破能效瓶頸，釋放出被束縛的算力潛能。
這背后的關(guān)鍵變量就是冷卻技術(shù)，液冷技術(shù)作為推手幫助數(shù)據(jù)中心一次次突破制約。就在聯(lián)想集團Tech World上，聯(lián)想集團董事長兼CEO楊元慶與NVIDIA創(chuàng)始人兼CEO黃仁勛，這兩大全球科技行業(yè)頂尖企業(yè)的領(lǐng)軍者同臺，聯(lián)合發(fā)布全新液冷AI服務器，勇闖“最大工業(yè)革命”。
今天，伴隨2024/2025財年Q2財報，聯(lián)想集團發(fā)布《Game of AI》系列知識科普視頻的第二集《數(shù)據(jù)中心：如何與世界交換算力》。
視頻延續(xù)桌面電影形式，通過《權(quán)力的游戲》風格的開場片頭，復刻北境冰雪氣候變化，打造亦真亦幻的三維沙盤動畫，以此緊扣液冷主線。
同時，視頻還以兩條科技樹線索，介紹了數(shù)據(jù)中心和能效的角逐演進歷程，采用冰雪白為主的配色方案與模擬芯片的三維結(jié)構(gòu)，融入液冷主題。
視頻中以第一人稱桌面電影的創(chuàng)新手法，讓觀眾跟隨存在于2100年未來時空，以科技歷史學家李約瑟為原型的智能體，并通過它的主觀視角展開了一場算力史與能源技術(shù)史的探究，如何通過計算重構(gòu)世界，以及其中的可持續(xù)發(fā)展路徑，發(fā)現(xiàn)液冷技術(shù)在釋放數(shù)據(jù)中心算力中的關(guān)鍵作用。
一、提升能效、維持功耗，數(shù)據(jù)中心效率革命正當時
聯(lián)想集團最新發(fā)布的第六代Neptune海神液冷解決方案，可以為生成式AI高效計算提供動力。這在當下對于數(shù)據(jù)中心算力效率提升的重要性不言而喻。
通過視頻中聯(lián)想集團梳理的數(shù)據(jù)中心百年發(fā)展歷史，我們發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心的算力與能效密切相關(guān)，二者共同掌握著能量密碼。
人類對算力的利用由來已久，但隨著信息技術(shù)革命到來，算力的性能和規(guī)模迎來爆發(fā)，算力需求逐漸多元化，深入汽車、大模型等各種應用場景。
2024年，算力提升的關(guān)鍵已經(jīng)從狂堆硬件轉(zhuǎn)向提升效率，如今數(shù)據(jù)中心需要的革命是基建效率的角力。目標是在充分利用數(shù)據(jù)中心已有硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上，使其發(fā)揮出更高能耗并提供更強大的算力。視頻以桌面電影第一視角，通過網(wǎng)頁、文件等多樣化載體提取信息，給觀眾帶來更多操控互動感受。
在明確數(shù)據(jù)中心效率這一概念的同時，需要先搞清楚一個指標TDP熱設(shè)計功耗。這指的就是當芯片達到最大負荷時熱量釋放的指標，也是冷卻系統(tǒng)要面對的重大挑戰(zhàn)。
一旦超過這一極限值，處理器的溫度繼續(xù)升高，就會導致數(shù)據(jù)中心的性能降低，讓芯片發(fā)揮計算能力的前提就是，處理器運行過程中產(chǎn)生的熱量和冷卻技術(shù)的散熱能力達到平衡。
因此提升基建能效，將其從能耗制約下拯救出來的關(guān)鍵就是冷卻技術(shù)。二者相互制約又相互關(guān)聯(lián)，共同決定了數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運行和能源利用效率。
數(shù)據(jù)中心和能效兩條技術(shù)路線交織前進的同時，一步步助推AI產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與應用落地加速實現(xiàn)，加速智能時代到來。
二、冷卻技術(shù)：算力歷史長河中的關(guān)鍵脈絡
算力工具從僅憑大腦運算到機械計算機、電子計算機，形態(tài)幾經(jīng)變遷，已經(jīng)從數(shù)據(jù)中心的無限擴張轉(zhuǎn)移到基建效率的角力上。
聯(lián)想集團以桌面電影的形式，讓我們親身體驗了計算的百年歷史。視頻中通過更契合冷卻與算力主題模擬芯片三維結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出數(shù)據(jù)中心變遷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。最初圖靈機理論出現(xiàn)，奠定計算的設(shè)計理念，由虛擬機器替代人類進行數(shù)學運算。再到1946年運算速度達到了手工計算20萬倍的ENIAC出現(xiàn)，1951年第一臺商用計算機UNIVAC I首次擁有存儲能力，為現(xiàn)代計算機的體系結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。
再到后面，20世紀60年代分時操作系統(tǒng)使得計算開始通用，計算機的處理器占用被切分，可以讓多人同時使用計算機。
計算性能的大幅提升，隨之而來的就是散熱系統(tǒng)的工作負荷急劇增加。視頻以水上、水下逐步揭示數(shù)據(jù)中心明線與能效暗線，通過水中浮起等細節(jié)動畫，讓人沉浸其中。
早期風冷技術(shù)是數(shù)據(jù)中心散熱的主要方式之一，20世紀90年代出現(xiàn)的機架式服務器就是數(shù)據(jù)中心的初始形態(tài)，但因為空間緊湊、設(shè)備密度較高，風冷無法再滿足散熱需求。
機械冷卻登上歷史舞臺，空調(diào)通過壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器等核心部件的協(xié)同工作，產(chǎn)生低溫冷風帶走熱量。從而使冷卻技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)首次蔓延，第一次拯救了算力。
冷卻技術(shù)拯救算力的第二大節(jié)點，就是高性能計算集群的出現(xiàn)。高性能計算集群將單機柜功耗直線拉升百倍，達到50kW，冷卻技術(shù)再遇瓶頸，空調(diào)無法滿足如此快速、高效散熱的需求。
其中的標志性事件就是聯(lián)想集團2012年推出的海神Neptune溫水水冷技術(shù)。其率先提出了適用于高密度計算環(huán)境的溫水水冷技術(shù)，使用45℃~50℃的溫水在冷卻板和循環(huán)水路中循環(huán)，達到降溫的效果。視頻通過對溫水水冷服務器進行首次全方位拆解，結(jié)合圖表、動畫，深入淺出展現(xiàn)了溫水水冷技術(shù)。
該技術(shù)通過全水冷無風扇設(shè)計，使服務器散熱效率達98%，并實現(xiàn)90%的余熱回收再利用，降低42%的能耗，數(shù)據(jù)中心PUE可降至1.1，同時其總體成本低于風冷。
這之后，液冷技術(shù)全面爆發(fā)，成為高性能計算的主流選擇。
液冷技術(shù)的發(fā)展為數(shù)據(jù)中心能效提升，開辟了一條行之有效的路線，并為大模型時代的算力注入了新的動力。
三、液冷AI時代釋放澎湃算力的 “動力源泉”
AI時代下半場，百模大戰(zhàn)落下帷幕，GPU、CPU、TPU、服務器演化出千百種形態(tài)，AI軍備競賽的焦點，正從模型向數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移。
AI訓練和推理的算力需求激增，對數(shù)據(jù)中心的需求水漲船高。一張GPU的功率飆升至1000W，單機柜功率密度增至100kW。
隨之而來的就是對冷卻系統(tǒng)的又一次嚴峻考驗。這是因為在高功率密度的環(huán)境下，設(shè)備單位體積內(nèi)產(chǎn)生的熱量會大幅增加，就需要散熱系統(tǒng)的工作效率更高，才能快速帶走熱量保證設(shè)備持續(xù)運轉(zhuǎn)。
聯(lián)想集團2024 Tech World大會上發(fā)布的全新液冷AI服務器，搭載第六代海神液冷系統(tǒng)，具備突破性的垂直液冷設(shè)計方案。視頻通過三維動畫直接對該系統(tǒng)進行了拆解，更為直接的呈現(xiàn)了其內(nèi)部構(gòu)造。
憑借ThinkSystem N1380 Neptune和新的ThinkSystem SC777 V4 Neptune，聯(lián)想集團率先在不需要專用數(shù)據(jù)中心空調(diào)的情況下就可以運行100kW以上的服務器機架，這一設(shè)備就是專為大模型而打造。
在優(yōu)化部署方面，液冷服務器可豎直放置，能在提升空間利用效率的同時，進一步增強散熱效果，這在此前的液冷系統(tǒng)中并不多見。
其還采用精巧封裝設(shè)計，包含8個托盤槽、4個15kW功率轉(zhuǎn)換站以及Neptune水流分配系統(tǒng)。
基于這樣的優(yōu)化設(shè)計，第六代海神技術(shù)使得數(shù)據(jù)中心的PUE趨近于1.0的極限，這也意味著整個數(shù)據(jù)中心設(shè)備對能源的利用率接近100%。
視頻畫面穿越數(shù)據(jù)中心的服務器，看到了海神液冷系統(tǒng)為解決數(shù)據(jù)中心能耗問題帶來的希望。
但這并不是液冷技術(shù)的終場戰(zhàn)局。如今，算力需求洶涌向前，聯(lián)想集團通過顛覆機柜、機房固有格局，用全面液冷的超大型AI集群解決方案液冷集群微模塊，為AI產(chǎn)業(yè)的突破裝載了推進器。
視頻中通過逼真寫實風格的服務器形態(tài)切換三維動畫，再輔以鼠標手動操作方式，讓觀眾直觀感受了從服務器模塊到機柜再到液冷微模塊的重構(gòu)過程。
液冷集群微模塊的出現(xiàn)，成為數(shù)據(jù)中心的最優(yōu)解之一，液冷技術(shù)第三次釋放了數(shù)據(jù)中心的算力能耗限制。
從高性能計算時代，到AI時代的下半場，聯(lián)想集團持續(xù)引領(lǐng)液冷解決方案設(shè)計，加速算力的釋放。液冷技術(shù)的革命日益受到廣泛而密切的關(guān)注，并對數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈產(chǎn)生革命性影響。
結(jié)語：液冷成可持續(xù)算力保障，AI加速向?qū)?br/>
算力已經(jīng)成為人工智能進入真實的產(chǎn)業(yè)環(huán)境中不可或缺的核心要素，液冷技術(shù)更高效地帶走高溫，使算力可持續(xù)，讓數(shù)據(jù)中心源源不斷與世界交換算力。
黃仁勛在與楊元慶對話時提到：“現(xiàn)在，我們正在以前所未有的規(guī)模重塑計算領(lǐng)域的整個架構(gòu)�，F(xiàn)在，速度就是可持續(xù)性，速度就是表現(xiàn)力，速度就是能源利用率�！�
如今，AI重塑整個世界運行邏輯，算力正是其堅實的底座。正如聯(lián)想集團打造的視頻結(jié)尾所說，“服務器與數(shù)據(jù)中心作為千行百業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，將重新定義AI作為生產(chǎn)力的能量源泉，并以世界之力再造世界”。
