席卷全球各行业的数字化转型正在推动数据的指数级增长，并对处理海量数据集的计算能力产生了巨大的需求。同时，遏制随之而来的能耗激增和减少耗电数据中心对环境的影响的压力越来越大。
数据中心 尽其所能 所有能耗的 1.5% 在全球范围内。大约三分之一的功率用于冷却电子组件。改用低碳和可再生电力可以减少碳足迹。但是，数据中心还必须减少有效冷却服务器所需的电量，以对环境产生重大影响，尤其是在数据中心持续增长和扩展的情况下。
Penguin Solutions、Shell和AMD之间的独特合作正在努力为高性能数据中心提供动力，同时减少排放。共同的志向是支持 数据中心的可持续未来 已经显示出实际结果。
需求激增与传统计算的对比
在推动数字前沿发展的各行各业中，高性能计算 (HPC) 已变得不可或缺。在 石油和天然气，HPC 通过处理复杂的地震数据集来引导探索。它使计算流体力学能够优化设计。机器学习和 AI 的加入推动了预测分析和实时决策支持。
HPC 还越来越多地支持向净零排放未来过渡所必需的功能，包括创新的电动汽车充电解决方案、利用计算流体力学优化风电场设计以及开拓脱碳路径的系统级建模。
像Shell这样的组织凭借其复杂的数据密集型应用程序，面临着平衡计算能力和运营效率的压力。计算需求的激增是有代价的，不断增长的能源需求通常会转化为不断增长的电费和环境问题。
HPC 数据中心冷却挑战
随着 HPC 工作负荷因累积的数据量和复杂性而增加，电力消耗也随之增加。随着芯片密度和热输出的持续攀升，传统的空气冷却方法正在遇到性能障碍。HPC 数据中心也在努力适应现代处理器产生的呈指数级增长的热负荷。
这意味着能源使用效率低下，碳排放量增加，并且需要庞大的数据中心占地面积来散热。这些设施内的热点进一步加剧了问题，导致热效率低下和性能瓶颈。液体冷却通过将冷却剂直接输送到计算芯片上方，可以更有效地处理即时热点，但也有局限性。
壳牌休斯敦数据中心：创新中心
作为一家大型能源公司和多产的HPC功能用户，Shell具有应对这些交叉挑战的战略定位。公司最先进的休斯顿数据中心深入了解了一种在HPC性能与能效和减排之间取得平衡的创新解决方案。
壳牌休斯顿数据大厅装有超过1,700个最先进的AMD EPYC处理器。意识到传统空气冷却和直接到芯片的液体冷却的局限性，Shell 已经接受了 浸入式冷却技术。这种革命性的方法类似于将服务器浸入吸热浴中，可显著提高冷却效率。通过消除对空气处理器和大量管道系统的需求，浸入式冷却可以实现更紧凑的数据中心占地面积，并可以显著节省能源和减少排放。
通过消除冷却限制，浸泡为前所未有的整合铺平了道路。Shell 在每个机架中安装的功率增加了 3 倍以上，从而削减了单位所需的空间并缩小了基础架构空间。冷却液吸收和传递热量的效率是空气的1,000多倍，从而在更小的占地面积内实现更高的机架密度和更高的处理能力。
能耗显著降低
与空气冷却相比，Shell报告说，单相浸入式冷却有可能带来以下效率提高[1]:
- 最多可减少48％的用电量
- CPU 性能最多可提高 40%
- 二氧化碳最多可降低 30%2 脚印
- 所需占地面积最多可减少 80%
浸入式冷却在各行各业都显示出巨大的前景，多项研究证明了其巨大潜力。而 Uptime Institute 全球数据中心调查 注意到数据中心的平均用电效率 (PUE) 为 1.55，浸入式冷却可以生成 PUE 接近 1.1。
推动高性能可持续发展
随着数据驱动型组织在不影响能力的情况下遏制排放的压力越来越大，壳牌在休斯敦的工厂展示了一种面向未来的独特方式。通过融合尖端硬件、浸入式冷却技术和可再生能源，Shell 正在采取积极措施兑现其可持续发展承诺。
结果不言自明——超过 165,000 个内核封装在更小的占地面积中，相对于成本优化了性能，并提高了系统效率。
随着各行各业的数据足迹和相关的能源需求的持续增长， 浸入式冷却 在减温方面取得了重大突破，可以支持业务和可持续发展目标。
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[1] 数据基于：全球数据中心浸入式冷却市场——增长、趋势和预测（2019-2024年）报告（魔多情报）和壳牌的内部评估。实现的收益将根据实际场地开发情况而有所不同。
