破解十大算力挑战！首部"东数西算"设施白皮书开放下载

“东数西算”工程的启动，正加速重构现有算力中心格局。

围绕算力，产业界该如何适应新的潮水涌向？

2022年9月22日，中国智能计算产业联盟联合益企研究院正式发布了《东数西算下新型算力基础设施发展白皮书》（下称“白皮书”），这也是“东数西算”战略实施以来，首部算力设施白皮书。

左起：中国智能计算产业联盟秘书长安静、国家信息中心信息化和产业发展部主任单志广、中国科学院院士陈润生、中国工程院院士郑纬民、北京应用物理与计算数学研究所研究员袁国兴、中国科学院计算技术研究所研究员张云泉

“白皮书”总计有三章、27节、78页，其基于产业调查，归纳总结了“东数西算”背景下，算力新基建发展面临的十大挑战。

例如：如何保障多元算力供给；如何确保关键信息基础设施的安全性；算力设施如何实现绿色与低碳；如何解决单机柜功率和密度持续提升；如何实现算力跨区域、跨云调度等，对于这些挑战，“白皮书”均提出了崭新视角并汇总了行业主流解决方案。

下面，就摘录“白皮书”中行业关注最多的“算力调度”、“绿色降碳”等内容，希望能给圈内人士一些启迪与帮助。

数据中心的新挑战

“白皮书”介绍，以算力为代表的数字经济，已成为我国经济战略的重中之重。

据中国信通院测算，在算力中每投入1元，将带动3-4元经济产出；算力发展指数每提高1点，GDP增长约1293亿元，但算力需求目前呈现出多元的新趋势。

例如大数据、人工智能等应用不断涌现，催生了新算力需求。

而以GPU、FPGA芯片为代表的异构计算与通用计算架构的兼容性问题也更加突出，多样性算力的标准化度量与输出成为挑战。

对此挑战，行业内已有诸多实践，如5A级智算中心，就通过其分布式异构并行体系结构，搭载多类型芯片，满足包含数值模拟、AI 训练、推理在内的不同应用场景需求。

如今算力已无处不在，但算力如电力一样易得易用，还有很长一段路要走。

“白皮书”主编之一的张云泉就表示，算力若要像电力一样存在，关键需统一标准实现智能化，构建起“算力插座”，这需要软件栈的打通。

在算力服务的标准化实践中，包括曙光在内的诸多企业，正积极参与探索。如全国一体化算力服务平台，目前实现了与 10余家计算中心的极速互联与融合调度，并初步建设集算力、存储、数据等增值服务。

白皮书还指出，随着计算器件的性能提高，数据中心内部单机柜功耗快速增加，发热量随之大涨。这除了让制冷系统电耗增加外，如何提升散热效率也成为行业难题。在解决实践中，基于浸没相变液冷技术和高密度刀片系统，产业界已经将单机柜功率做到了160KW，未来高密度数据中心或将加速采用液冷。

节能降碳，数据中心走向“风液共存”

面对“碳中和”、“碳达峰”目标，“白皮书”也多次提到数据中心的节能与降碳挑战。

而PUE（能源利用率）目前来看，仍是评价数据中心节能性的首要指标，因为制冷产生的用电量目前仍占数据中心整体用电量的40%左右。

根据数据中心绿色能源技术联盟的数据显示，2021年度全国数据中心平均PUE为1.49，部分数据中心的PUE值甚至达到了2.0。而工信部《新型数据中心发展三年行动计划（2021—2023年）》明确提出，2023年底新建大型及以上数据中心PUE降到1.3以下；长三角等地区甚至给新建大型、超大型数据中心划了PUE不超过1.25的“红线”。

为满足低PUE值的要求，市面出现了两种主流方案：

• 一种是将数据中心迁移到常年低温的高纬度地区，利用自然冷源降低散热系统的耗电量；
• 一种是用液冷取代传统风冷，并衍生出了冷板液冷、浸没相变液冷等多种散热方案。

其中，如曙光浸没相变液冷技术，可让数据中心PUE最低降至1.04；风冷虽然散热效率偏低，但若自然散热环境优越，也可保证较低PUE值。

因此，坊间逐渐达成了一种隐性共识：在存放“热”数据为主，且PUE要求严格，自然散热环节不理想的东部沿海地区新建数据中心，将采用液冷散热技术。而在自然冷源充足的西部地区，可继续采用传统的风冷方案，未来“风液共存"或许是一种新常态。

曙光浸没式相变液冷技术（运行局部）

如今液冷数据中心正展现出如风冷一样的高可靠性，采用曙光液冷技术建设的国内首个标准化液冷数据中心，已持续稳定运行近2700天。且相较于传统的风冷散热，采用曙光液冷技术建设的众多液冷数据中心年节电量已达2亿度，相当于减少2.45万吨标准煤燃烧或6.6万吨二氧化碳排放。

当我们循序渐进地解决“白皮书”提出的“十大挑战”时，距离绿色计算的终极目标，产业界将越来越近，算力产业的春天相信也将快速到来。

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