AI能耗持续增长,绿色算力变革加速演进

当前,由大模型开启的AI变革持续升级进阶,算力作为支撑AI发展的基础底座,需求一路高涨,与之而来的是算力能源消耗和温室气体排放也持续增长。在此背景下,我国从服务器、数据中心算力载体等多维度出发,加码打造绿色算力高地。

根据日前中国信通院发布《中国绿色算力发展研究报告(2024年)》,我国在数据中心节能降碳方面取得了显著成效,2023年数据中心平均电能利用效率(PUE)为1.48,与2022年的1.54相比进一步下降。中西部地区绿色数据中心发展迅猛,入选“国家绿色数据中心”数量占比从第一批占比26.6%增长到第五批的占比46%。

科技企业作为算力产业的核心参与者,在推进绿色算力方面的作用举足轻重。如联想集团依托自主研发的温水水冷技术,可降低40%以上的能耗和间接碳排放,为AI发展打造了坚实的绿色算力底座。

从设备到应用,算力“含绿量”如何提升?

AI时代,算力的发展不仅需要满足AI的运行和训练,还需要在碳达峰碳中和目标下具备绿色低碳和可持续性,前者的核心在于布局GPU、NPU、FPGA等AI算力,后者的重点在于发力绿色算力。

目前,聚焦绿色算力发展,信通院的思路是从算力设备、算力载体、算能协同和算用协同四个维度,构建算力设备高效(Efficient)、算力载体节能(Conservation)、算能协同清洁(Clean)、算用协同普惠(Inclusive)发展的绿色算力ECCI框架。其中算力设备和算力载体是绿色算力的基础底座,是代表绿色算力水平的重要指标。

算力设备主要包括服务器、存储、算力调度等基础设施,根据信通院报告,算力设备是能耗和碳排放的重要来源,以PUE为1.5的数据中心为例,其IT设备耗能约占67%,这其中50%的设备耗能来源于服务器。随着AI算力需求的持续爆发,全球算力设能能耗也将不断增长。

如何在设备领域提升算力绿能?核心是提高算力设备整体效能以降低能耗。现阶段,提升设备效能的方式主要有提升算效(CE)、存效(SE)、采用芯片先进制程工艺、处理器架构创新、异构计算资源池化实现算力统一调度等。如在先进制程工艺方面,英伟达的Blackwell架构GPU采用4nm工艺,能耗可降低25倍;在提升算效方面,建设高密度服务器成为重要举措。

数据中心作为算力核心载体,近两年在AI技术的广泛应用下,耗电量大幅增长。根据国际能源署(IEA)发布的《2024 年电力报告》数据,全球数据中心、AI等相关电力需求将从2022年的460TWh(太瓦时)上升至2026年的620-1050TWh,4年CAGR为9.6%-22.9%;根据中金公司测算,预计到2025年,我国数据中心耗电量将突破4000亿千瓦时,占全国用电量比重约4%,数据中心降耗减排迫在眉睫。

当前,数据中心主要通过高效制冷减少能耗,其中液冷技术是AI 时代应对数据中心节能挑战的重要途径。与此同时,推动数据中心的余热回收可降低温室气体的排放,可助力绿色算力变碳为能。

值得一提的是,在数据中心液冷趋势下,液冷服务器市场需求大幅攀升。IDC预计,2023-2028 年,中国液冷服务器市场年复合增长率将达到45.8%,2028 年市场规模将达到102亿美元。

为进一步提升绿色算力水平,信通院鼓励算能协同和算用协同的绿色化,其中算能协同的途径包括积极探索可再生能源的高利用率、投入绿电交易降低碳足迹、通过算力调度提升资源利用率等。算用协同则围绕算力赋能应用的绿色化,推动算力的公共普及,促进算力在应用侧的节能减排。

“冷科技”筑基,联想集团引领绿色算力

AI技术蓬勃发展,低碳、高效的绿色算力已是企业提升算力竞争力、抢跑数字化时代的关键要素之一。联想集团作为领先的算力产品和服务提供商,基于“一横五纵”的AI基础设施,通过深度的技术布局、广泛的赋能加足马力抢进,不断释放绿色算力新动能。

联想集团的“一横五纵”布局中,“一横”特指联想万全异构智算平台,其核心能力是统一纳管AI异构算力,极致提升智算效率;“五纵”包括服务器、存储、数据网络、软件及超融合、边缘基础设施产品和方案,是联想集团布局算力基础设施的重要抓手。

基于丰富的产品和服务生态,联想集团瞄准算力的制冷散热系统,自研自创了“温水水冷”液冷技术,致力于为绿色算力载体的数据中心提供技术支撑。联想温水水冷技术全面覆盖冷板液冷和浸没液冷两大技术路线,在能效方面,以联想海神温水水冷技术来说,其以100%服务器部件用水冷却,热移除效率最高达98%,可节省42%能源,并能将数据中心PUE降到1.1以下,低于行业平均水准,能效利用率较为优秀。

在液冷技术保障下,联想集团通过推出高密度服务器和液冷服务器,致力于打造高计算效率、低能耗的绿色算力设备。如联想ThinkSystem SD650 V3高密度服务器、联想ThinkSystem SD665 V3液冷服务器深度应用联想温水水冷技术,曾斩获HPC China 2023“技术创新奖”。

在绿色算力的应用方面,信通院报告强调要推动绿色算力在垂直领域的拓展应用,打造一批绿色算力产品及行业应用优秀案例,激发绿色算力引擎赋能千行百业。联想集团的温水水冷技术在全球各行各业部署超过7万套,已是我国推广高效节能技术的卓越实践与行业标杆,连续多年入选工信部编制的《国家绿色数据中心先进适用技术产品名录》。

AI引领的智算时代,算力基础设施的绿色转型大势所趋。联想集团创新打造温水水冷“冷科技”,发力绿色算力,在不断强化其AI基础设施竞争优势中,已是助力我国算力产业更加绿色化、高效化、智能化的重要力量。