英特尔 高效能数据中心白皮书 推进数据中心绿色发展，助力实现“双碳”战略 英特尔高效能数据中心白皮书 导言 气候变化正在给人类生产生活带来直接且严峻的挑战，也深刻影响着全人类的可持续发 展，需要各国积极行动，减少温室气体排放，共同推动可持续议程与进程。 基于推动实现可持续发展的内在要求，以及构建人类命运共同体的责任担当，中国将生 态文明发展模式明确为国家总体战略，以及共谋全球生态文明建设重要举措，宣布了“碳 达峰”和“碳中和”的目标愿景，并陆续出台严厉措施，使得绿色经济与发展可持续成为社 会重要议题，也使产业绿色化成为各行业发展的重中之重。 英特尔积极实施环境战略 英特尔基于履 责 (Responsible)、包容 (Inclusive)、可持续 (Sustainable)、赋能 (Enabling) 的 RISE 战略和 2030 目标，在中国积极履行企业社会责任，将促进环境可持续 作为长期承诺，制定了企业整体环境目标，持续投资节能减排。其中，提升产品能效，推进 绿色计算，正是英特尔实施 RISE 战略，助力中国实现“双碳”战略目标的关键行动之一。 数据中心现代化面临环境挑战 随着数字化成为拉动经济发展的重要引擎，据权威统计，2019 年中国数字经济对经济增 长贡献率达到了 60% 以上1，数据中心作为其重要底座，也已担当起新基建的重要支撑角 色，机架数量呈现快速增长趋势。但同时，数据中心耗电量也不断刷新纪录，在 2020 年 已占全社会用电量约 2.7%2。面对不断增长的能源消耗，加速运营模式的转型，成为数据 中心行业可持续绿色发展的重要课题。 在政策层面，推进生态文明建设已经成为中国的基本国策，以及五位一体总体布局的重要 支柱，也是向世界彰显中国负责任形象的战略之举。而加快建设绿色数据中心，构建新一 代信息基础设施，对于提高资源能源利用效率，进一步推动绿色低碳发展具有重要意义。 为此，2021 年 5 月，国家发改委等四部委联合发布《全国一体化大数据中心协同创新体系 算力枢纽实施方案》，将绿色低碳列为基本原则，强调通过创新技术全面提高数据中心能 源利用效率；同年 7 月，工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划 (2021-2023 年)》, 明确提出新建大型及以上数据中心电源使用效率 (Power Usage Effectiveness，PUE) 降低到 1.3 以下的目标。其后，北京市、银保监会、人民银行也出台规定，支持与促进减 碳；2021 年 11 月，国家市场监管局批准了《数据中心能效限定值及能效等级》国家强制 性能效标准，综合发力，激励相关 IT 企业通过创新方案等多维度措施，帮助数据中心进 一步实现绿色低碳，为经济社会高质量发展提供新动能。 从 数 据中心技术层面看，如何在计算密集型工作负载 和其与低能 耗运行之间的矛盾 找 到解决 方案，本身 便 是个 深 刻的命题 。而作为数 据中心重要设备的服 务器，不同 散热设计功耗 (Thermal Design Power，TDP)、业务需求和功能承载对数据中心环境、 服务器各硬件及功率要求都有着巨大的差异。 1 英特尔高效能数据中心白皮书 英特尔创新科技，助力数据中心应对 环境挑战 英特尔致力于成为推动可持续发展的领导者，通过积极行动和创 新技术，携手合作伙伴共同减少环境影响，不仅部署战略投资，长 期坚守环境承诺，而且发挥自身技术和产业等优势，在机架密度、 液冷技术、服务器能效比提升等方面提供多项解决方案，并积极推 动绿色数据中心相关标准化工作，以期通过与生态伙伴开放合作， 驱动全栈联动节能，系统化减少碳足迹。 增 加机架功率密度，综合提升数据中心 能源效率 高功率密度数据中心依托成本、效率和容量等优势，越来越受到 青睐。英特尔积极参与国家绿色数据中心计划，推动行业技术标 准制定，联合中国信息通信研究院 (云计算与大数据研究所) 等单 位编写《ODCC-2021-05002 数据中心功率密度演进白皮书》， 提出对数据中心最优化密度模型以及数据中心功率密度的发展 建议，助力政府相关政策的出台，指引数据中心产业绿色发展。 宁畅 通过携手英特尔，宁畅在服务器液冷技术、电源转换效率、主板 低损耗设计等领域实现了持续创新。宁畅 B5000 G4 多节点服务 器采用 4U8 节点结构设计，搭载第三代英特尔® 至强® 可扩展处 理器，在一个标准 42U 机柜中，可实现 80 个计算节点部署，极大 提升计算密度。其模块化设计贯彻绿色节能理念，实现统一供 电、共享散热管理。其支持的液冷冷板式散热，搭配专业冷媒，覆 盖 CPU、内存等主要部件，整机 PUE 低至 1.1，且能够极大降低 总体拥有成本。 “携手英特尔加速推进‘智定+’，研发和采用新技术，为 市场提供更绿色、更环境友善的计算产品，贡献生态 文明建设。” 浪潮信息 预制化数据中心是浪潮信息的创新力作，旨在为客户提供快速搭 建、快速成型、适应各种条件的数据中心产品和服务。通过与英特 尔合作，进行处理器功率控制调优，和根据业务负载自动调整功 率，以及基于英特尔的开放处理器微代码，调整主板与处理器电 在技术创新方面，英特尔推出 DCM 数据中心管理平台方案。该方案 压等举措，浪潮信息预制化数据中心方案已落地在公有云服务。实 通过实时精确获取服务器设备能耗及环境温度等信息，实施智能分 践表明，这一方案显著性提升了功率密度，单机柜功率密度最高可 析与策略匹配，有效帮助数据中心提升机柜密度，定位僵尸机，从而 支持 20kW，实现算力的有效提升。且即使采用纯风冷，PUE 也可 增加单位面积计算能力和能效水平，为数据中心绿色发展提供助力。 内控保持在 1.2 以下。基于这一高功率密度方案，浪潮信息还与工 在产业实践方面，英特尔携手百度智能云、宁畅、浪潮信息、中国 电信等伙伴，采用高密度机架方案，推出各具特色的数据中心机架 产品及节能方案，显著降低了数据中心的碳排放水平。 百度智能云 商银行联合构建预制化数据中心，极大提高了单机柜功率密度，显 著提升了能效和智能化管理水平，斩获“数据中心创新产品”大奖。 “通过从产品设计、制造工艺等底层架构着手，与英特尔 广泛合作，基础性提升服务器等功效比，支持用户打造 绿色数据中心，促进‘双碳’战略实现。” 为解决服务器在散热效率、供电能力、供电损耗、节点密度等方面 的多个痛点，百度智能云设计并规模化应用北极整机柜技术方案， 近些年先后推出 1.0、2.0、3.0 和 4.0 整机柜系列产品，先进的硬 件技术助力百度智能云走在行业前列，北极整机柜有效提升节点 密度，单机功耗大幅降低。目前，北极 3.0 架构搭配英特尔® 至强® Whitley 平台已上线百度机房，搭配英特尔® Eagle Stream 平台 的深度自研设计产品也将在明年落地。 “在环境保护与节能减排领域，双方战略契合、理念一 致。将继续深化和拓展合作，以高能效产品和方案，助 力生态文明建设，赋能全球可持续发展。” 2 英特尔高效能数据中心白皮书 中国电信 互联网数据中心 (Internet Data Center，IDC) 能耗是中国电信能 且 PUE 值低至 1.08，Linpack 达 92.59%；另具北京气象局部署 耗的主要来源。为积极应对IDC高能耗，以及能耗管理不够精细、 800 个节点，并经与空调系统共用一套冷源的应用显示，其将机房 维护耗时耗力等问题，中国电信引入 AI 技术，利用机器学习、深度 投资降低了 30%，Linpack 达 70.2%。 学习等算法，结合 IDC 能耗特点，面向机房制冷系统构建节能模 “采用新一代英特尔®️ 架构，通过双方深化合作，系统级 型，生成定制化的节能方案，形成一房一策的节能策略集，使得制 提升基础设施性能和运行效率，优化和管控功耗，助力 冷节能率达 30% 左右，平均综合节能率达 4%~9%。 绿色发展。” “希望通过与英特尔等产业伙伴广泛合作，借助计算 架构创新和智能技术的应用，提升数字基础设 施能 源效率，推进绿色数据中心建设，赋能未来绿色计算 创新。” 数据中心液冷技术，打造能效新标杆 液冷技术被业界认可为降低数据中心能耗的可靠与可行方案，具备 提升服务器使用效率和稳定性、降低能源消耗比，以及增加服务器 密度等优势，成为数据中心绿色发展的关键举措。在这一领域，英 特尔携手联想、浪潮信息、新华三、宁畅、超聚变、百度智能云、阿里 云、京东云、腾讯云等伙伴，也已推出多款产品，实现液冷技术在多 场景的落地应用，为数据中心绿色变革提供实践典范和生态之力。 联想 联想基于新一代海神温水水冷技术，以及第三代英特尔® 至强®  可扩展处理器，打造了联想 ThinkSystem SD650 服务器，采用 创新散热技术提升性能，降低功耗。经在北京大学超算系统部署 3 196 个节点，以及超过 4 年的运行表明，其不仅性能稳定可靠，而 浪潮信息 浪潮信息基于第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器，采用节点内 双 CPU 液冷设计，推出 i24M5-LC 高密度液冷服务器，通过与新 一代高密度数据中心的结合，支持快速组建完整的液冷服务器系 统，成为经济高效的液冷集群方案，PUE 可低至 1.2 以下，并已在 实践应用中取得良好成效。如在西安一个创新港部署了 200 多 个节点，单机效率达到 66% 左右；在稻城某高海拔数据中心， 该服务器通过控制处理器散热器实现均衡降温，保障了几近无 人值守状态下的高稳定运行；某 985 高校则采用了基于第三代 英特尔® 至强® 可扩展处理器的纯液冷集群，运行效率超过 70%， 深受用户好评。 新华三 新华三与英特尔从产品设计、工艺等方面着手，基于第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器，合作开发了新华三下一代整体液冷解决方 案，提供浸没式和冷板式服务器液冷系统，配套液冷机柜系统以 及液冷数据中心整体方案，打造更加绿色的数据中心。 英特尔高效能数据中心白皮书 全新推出的 H3C UniServer 冷板式液冷服务器，与传统风冷服务 器相比节能 21.3%，并入选信通院“零碳算力共建计划”。在全生命 周期具备良好的节能降碳效果，实测整机柜全年局部制冷 PUE 低 至 1.042，可以轻松实现数据中心达到 1.2 以下 PUE 的目标，同时 整机柜噪声低于 60dB (A)，并在降低设备故障率、提高性能等方面 也有显著效果，有效助力百行百业节能减排。 “与英特尔等伙伴深化合作，创新数字化解决方案，助力 百行百业节能减排，共创更加可持续的未来。” 宁畅 宁畅 G40 系列服务器搭载第三代英特尔® 至强® 可扩展处理器， 产业绿色发展。液冷散热技术的创新应用，既能解决随着