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“碳达峰”、“碳中和”的双碳国家战略以及“十四五规划”等政策明确要求建设绿色低碳网络，我国相继出台了节能型绿色数据中心建设的多项政策。绿色低碳逐渐成为未来数据中心网络的发展方向。
在节能型绿色数据中心建设中，低PUE是关键指标，通常要求PUE＜1.3，这就意味着绿色数据中心网络需要兼顾高性能、低能耗、高效散热等多方面的要求。而传统数据中心正面临着高能耗、PUE高、散热效率低等诸多挑战。
首先，数据中心对电力等能源消耗巨大，属于高能耗行业。据统计，过去10年间，我国数据中心整体用电量以每年超过10%的速度快速递增。2020年，全国数据中心总耗电量已突破2000亿kW·h，达到了社会总用电量的2.7%，预计到2025年将达到4.05%。当前我国的电力结构仍以燃煤发电为主，在数据中心供电结构中，火电占比超过70%，会产生大量的温室气体及其他污染物，带来气候变暖、环境污染等风险。
其次，高性能的数据中心网络需要高功率的元器件处理通信数据，这对能耗和散热提出了更高的要求。传统的元器件之间通过电信号传输数据，存在诸多缺陷，比如：当Serdes速率从112G/224G提升到448G时，电信号传输的损耗会显著增大，当端口速率从800G提高到1.6T甚至3.2T时，端口的散热难度越来越大，逐渐成为瓶颈，无法满足低PUE的能耗要求。
最后，传统的数据中心普遍采用风冷散热，存在散热瓶颈。风冷散热通常需要采用空调吹冷气散热，这就限制了单机柜的最大散热量只有20kW，一旦单机柜的散热量超过20kW，就会达到散热瓶颈。另一方面，据统计，空调散热的能耗占到数据中心总能耗的45%，也就是说，空调能耗增大会使得整个数据中心的PUE大幅增加。
科技的发展和创新可以有效地解决传统数据中心在绿色节能方面面临的这些挑战，助力数据中心向绿色低碳转型升级，建设一个高性能、低PUE、高效散热的节能型绿色数据中心。通常来讲，建设绿色数据中心需要从降低能耗和高效散热两个方面入手。从业界的技术发展趋势来看，硅光可以降低40%-50%的设备能耗，而液冷散热可以大幅提升散热效率，从而满足机房PUE＜1.2的高能效标准。因此，硅光和液冷散热逐渐成为建设绿色数据中心网络的首选。
新华三集团交换机产品线总经理兼首席产品经理 李玉涛
硅光：智能时代的“光进铜退”
硅光可以很好地解决信号高速传输场景下的能耗挑战，完美处理了高速传输和低功耗的平衡难题。硅光技术可以压缩和提高PVD的集中度，因此可以在硅光交换机的交换引擎周围部署一些光引擎。此时的光引擎相当于光模块，直接部署在交换引擎周边，作为引擎的新形态提供交换能力。
目前，硅光有两个发展方向：CPO(Co-Packaged Optics)即把光引擎和交换引擎合放在一起；NPO(NearPackaged Optics)则是把光引擎作为一个开放的接口，同交换引擎共同部署在一个基板上。这种架构的好处是光引擎可以选用标准化产品，实现与特定厂商的解耦，产品可以选A厂家或B厂家甚至其它，有利于整个硅光生态的建设。
硅光的最大优势是可以平衡高性能与低能耗，实现了“鱼”与“熊掌”兼得。硅光交换机的交换引擎到前面板端口的距离被最大限度地缩短，使其足够在一个基板上同时录下交换引擎和光引擎。此外，电信号在PVD板上传输需要电压和电流驱动，使用硅光技术后，只需要一个微弱的电流就可以实现驱动，大幅降低了元器件的能耗。
经测算，硅光交换机的功耗相比传统交换机平均可以降低40%-50%。例如，过去25G的交换机，整机功耗600W-700W，使用NPO或CPO技术后，仅需300±W，功耗降低非常显著。
紫光股份旗下新华三集团现已发布了一款面向智能时代的400G硅光交换机H3C S9825-32D32DO。该设备搭载NPO硅光技术，重新定义了光引擎应用。交换机高4U，可提供32个光引擎接口和32个光模块接口，交换容量可以平滑升级到51.2T。相比传统的400G交换机，硅光交换机的单端口功耗可降低40%以上，有效助力绿色数据中心网络的建设。
液冷散热给“火热”的数据中心高效降温
说到液冷散热，大家脑海中会立刻浮现出服务器的液冷散热，但对于网络的液冷散热比较陌生。事实上，随着节能型绿色数据中心的建设，网络的液冷散热也逐渐成为发展趋势。液冷散热对降低器件最高温度、提升元器件温度场的一致性有显著效果，相比风冷散热的优势非常明显。
冷却能力强
液冷散热的冷却能力是风冷散热的1000倍，可以适用于功率密度＞40KW/机柜的高密度机柜，而风冷散热的功率密度＜20KW/机柜。液冷散热使得单机柜容纳的功率密度更高，更节省数据中心占地面积，同时也更兼容高功率设备。
低PUE
液冷散热可轻松实现PUE＜1.2，而传统风冷散热PUE＞1.4。经测算，IT功率30MW的数据中心机房，液冷散热相比风冷散热每年可以节约能源成本20%左右，机房面积可以节省50%左右。
无噪音
液冷机型没有风扇，噪音＜35分贝，达到室内静态噪音标准，机房环境如睡眠般寂静，运维人员也无需再遭受噪音的困扰。
目前业界主流液冷散热技术分为冷板式液冷和浸没式液冷。服务器产品多采用冷板式液冷，而浸没式液冷更适合于网络设备。浸没式液冷需要将交换机沉浸在冷却液中，通过冷却液的对流、换热将电子器件产生的热量带走，达到散热效果，还可以防止高温条件下的电子器件失效或快速老化。
液冷散热有很多复杂的技术难题需要克服，比如：所有选择的元器件是否能够与冷却液兼容，能否确保长期运行的可靠性以及后期运维。新华三集团克服了这些技术难点，在交换机上实现了浸没式液冷的技术突破，并完成其产品化。从项目合作的实践来看，数据中心机房的PUE降低到1.2以下，液冷交换机的需求量也随之增加了数倍。
液冷散热可以完美地解决数据中心高性能和高能耗的平衡难题，只要一次投入基建，在整个生命周期中都可以享受到非常低的PUE，实现了数据中心的绿色低碳建设。
数据中心网络的绿色低碳转型蕴含着诸多机遇与挑战。新华三集团作为行业领导者，积极探索新型绿色科技在数据中心网络的应用，并推动行业生态的建设，引领数据中心网络向绿色节能的新时代飞跃。
随着数字经济的发展以及新基建战略的不断推进，数据中心承担的角色将会愈发重要，并逐渐充当起各行各业的纽带。绿色数据中心将引领我国数据中心向高速、绿色、智能发展转型，助力我国“双碳”目标早日实现。
