數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書

11V0011010112022-10發(fā)布數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書f11V0011010112022-10發(fā)布數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書f開放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)7OpenDataCenterCommittee[編號(hào)ODCC-2022-0500A]數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書 數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書 ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A編制說明本報(bào)告由中國信息通信研究院云計(jì)算與大數(shù)據(jù)研究所牽頭撰寫，并在撰寫過程中得到了多位專家的大力支持。編寫單位：中國信息通信研究院項(xiàng)目經(jīng)理：張一星zhangyixing@刖言2020年3月，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開的會(huì)議上明確提出要加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度。在數(shù)據(jù)中心加快建設(shè)部署的大背景下，總耗能也呈增長趨勢。開放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)ODCC測算數(shù)據(jù)顯示，2020年中國數(shù)據(jù)中心能耗總量為939億千瓦時(shí)，碳排放量為6464萬噸。預(yù)計(jì)到2030年，中國數(shù)據(jù)中心能耗總量將達(dá)到3800億千瓦時(shí)左右，碳排放增長率將超過300%。數(shù)據(jù)中心中，服務(wù)器是最主要的業(yè)務(wù)耗能設(shè)備。在應(yīng)對(duì)氣候變化和踐行“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)的大背景下，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心服務(wù)器碳效模型、降低其能耗及碳排放對(duì)于數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展和落實(shí)雙碳目標(biāo)具有重大意義。本《白皮書》梳理了全球主要國家的碳中和目標(biāo)及數(shù)據(jù)中心降碳政策，分析了數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)的降碳路徑，總結(jié)了服務(wù)器及芯片產(chǎn)業(yè)的節(jié)能降碳熱點(diǎn)技術(shù)。同時(shí)，本《白皮書》首次定義了服務(wù)器算力碳效的概念，并構(gòu)建了碳效模型，根據(jù)測試結(jié)果得出：隨著服務(wù)器性能的提升，碳排放總量呈上升的趨勢，但性能提升的速度超過碳排放增加的速度，單位算力的相對(duì)碳排放在降低；不同產(chǎn)品技術(shù)不同，碳效存在一定差異，性能與碳排放呈現(xiàn)出的特點(diǎn)不同，在服務(wù)器使用周期為5年的情況下，單位性能得分的碳排放量在20-60KG之間。相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)論將為數(shù)據(jù)中心根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇性能與碳效最佳的服務(wù)器、降低數(shù)據(jù)中心整體碳排放量提供參考。內(nèi)容概覽世界主要國家都宣布了碳中和目標(biāo)，提出了嚴(yán)格的減排措施要求，國際碳中和行動(dòng)的規(guī)模和影響日益擴(kuò)大?；ヂ?lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心龍頭企業(yè)大都提出了2030年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，碳減排行動(dòng)部署領(lǐng)先于其他行業(yè)。數(shù)據(jù)中心企業(yè)的碳減排工作聚焦于核心能耗設(shè)備（IT、制冷和供配電等），當(dāng)前制冷和供配電方面已采取多項(xiàng)節(jié)能措施，PUE持續(xù)降低，但能耗占比最高的IT設(shè)備節(jié)能降碳關(guān)注度較低，縮小制程和高階封裝技術(shù)是服務(wù)器及芯片企業(yè)的研究重點(diǎn)。為統(tǒng)籌兼顧服務(wù)器的碳排放量和算力性能，《白皮書》構(gòu)建了X86架構(gòu)CPU服務(wù)器的算力碳效模型，并提出了算力碳效概念：服務(wù)器使用周期內(nèi)產(chǎn)生的碳排放與所提供的算力性能的比值。根據(jù)實(shí)測，在5年使用周期中，單位算力性能（單位SPEC得分）的碳排放量一般在20-60KG之間，能效水平較好的CPU排放可達(dá)到30KG以下。多樣化的業(yè)務(wù)場景激發(fā)了服務(wù)器性能提升，同時(shí)也帶來了碳排放總量增加。但服務(wù)器單位性能提升的速度超過單位碳排放量增加的速度，單位算力的相對(duì)碳排放在降低。算力碳效或?qū)⒊蔀榉?wù)器設(shè)備設(shè)計(jì)、選型的重要指標(biāo)。為提升算力碳效，除在服務(wù)器部件設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行等各環(huán)節(jié)開展技術(shù)研究外，還需豐富不同架構(gòu)（X86、ARM等）不同需求（高性能計(jì)算、邊緣計(jì)算、智能計(jì)算）的業(yè)務(wù)場景下，算力碳效的模型構(gòu)建和測試分析方法，在理論上為數(shù)據(jù)中心碳中和奠基。數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書 數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書 > —…-. 宀ODCC-2022-0500ATOC\o"1-5"\h\z版權(quán)聲明 I\o"CurrentDocument"編制說明 II前言 III\o"CurrentDocument"內(nèi)容概覽 IV\o"CurrentDocument"一、 低碳政策背景 1（一） 國際主要國家碳中和目標(biāo) 1\o"CurrentDocument"（二） 國際主要國家數(shù)據(jù)中心降碳政策 2\o"CurrentDocument"（三） 中國碳中和目標(biāo) 3\o"CurrentDocument"（四） 中國數(shù)據(jù)中心降碳政策 4\o"CurrentDocument"二、 數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器低碳發(fā)展分析 6\o"CurrentDocument"（一） 國際數(shù)據(jù)中心龍頭企業(yè) 6\o"CurrentDocument"（二） 國內(nèi)數(shù)據(jù)中心龍頭企業(yè) 6\o"CurrentDocument"（三） 服務(wù)器及芯片企業(yè) 9\o"CurrentDocument"三、 數(shù)據(jù)中心算力綠色低碳技術(shù)分析 12\o"CurrentDocument"（一） 服務(wù)器綠色低碳技術(shù)趨勢 12\o"CurrentDocument"（二） CPU綠色低碳技術(shù) 14\o"CurrentDocument"四、 服務(wù)器算力碳效模型研究 20\o"CurrentDocument"（一） 服務(wù)器耗能概述 20\o"CurrentDocument"（二） 服務(wù)器算力、能耗的相關(guān)研究 21\o"CurrentDocument"（三） 服務(wù)器算力碳效模型研究 23\o"CurrentDocument"（四） 服務(wù)器算力碳效模型實(shí)驗(yàn)與測試結(jié)果分析 25\o"CurrentDocument"五、 發(fā)展展望 29V 一_— ■— TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"（一）IT設(shè)備能耗是未來節(jié)能降碳的核心要素 29\o"CurrentDocument"（二）服務(wù)器設(shè)備選型時(shí)應(yīng)考慮算力碳效 29\o"CurrentDocument"（三）加強(qiáng)與業(yè)務(wù)場景匹配的碳效模型研究 29VI一、低碳政策背景(-)國際主要國家碳中和目標(biāo)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)測算，若要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》2°C控溫目標(biāo)，全球必須在2050年達(dá)到二氧化碳凈零排放(又稱“碳中和”)，即每年二氧化碳排放量等于其通過植樹等方式減排的抵消量；在2067年達(dá)到溫室氣體凈零排放(又稱“溫室氣體中和或氣候中性”)，即除二氧化碳外，甲烷等溫室氣體的排放量與抵消量平衡。目前，全球已有超過120個(gè)國家和地區(qū)提出了碳中和目標(biāo)。其中，大部分計(jì)劃在2050年實(shí)現(xiàn)，如歐盟、英國、加拿大、日本、新西蘭、南非等。歐盟在低碳轉(zhuǎn)型方面較為積極，發(fā)展低碳能源的力度在全球也是處于領(lǐng)先水平，設(shè)定了到2020年所有新建筑都需接近零能源消耗的目標(biāo)，并且需要2050年完成在《綠色協(xié)議》制定的整個(gè)歐盟的凈零排放目標(biāo)。2021年7月14日，歐盟提出了一套系統(tǒng)完整的應(yīng)對(duì)氣候變化的提案，提出到2030年可再生能源占?xì)W盟最終能源消耗40%、2030年新增燃油車銷售較2021年減少55%,到2035年將不再有新的燃油車銷售以及2026年開始設(shè)立碳邊境稅等具體目標(biāo)。美國能源新政總的目標(biāo)是，到2035年，通過向可再生能源過渡實(shí)現(xiàn)無碳發(fā)電；美國政府承諾到2030年，溫室氣體排放水平比2005年減少50%-52%，最終到2050年，使美國實(shí)現(xiàn)碳中和。為了實(shí)現(xiàn)建成“脫碳化”社會(huì)的目標(biāo)，日本在2021年將其2020年12月發(fā)布的《綠色增長戰(zhàn)略》更新為《2050碳中和綠色增長戰(zhàn)略》，提出在2030年之前將日本排放量在2013年基礎(chǔ)上削減46%。韓國也在2020年10月宣布到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和，并在綠色新政中制定了碳中和路線圖。新加坡2021年2月制定了一份可持續(xù)發(fā)展藍(lán)圖，強(qiáng)調(diào)了提高資源效率的必要性，包括能源效率、回收率和水的使用，希望通過減少污染、增加綠色空間和用于休閑目的的水道通道，促進(jìn)可持續(xù)的流動(dòng)性，提高宜居性。數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A（二）國際主要國家數(shù)據(jù)中心降碳政策歐盟率先提出ICT行業(yè)的降碳目標(biāo)，計(jì)劃在2030年達(dá)到氣候中性。并通過2020年歐盟數(shù)據(jù)中心能源效率行為準(zhǔn)則的最佳實(shí)踐指南和歐洲數(shù)據(jù)中心能源效率現(xiàn)狀白皮書進(jìn)一步細(xì)化和規(guī)范了數(shù)據(jù)中心PUE、SUE、DCiE等綠色指標(biāo)。美國政府通過2016年提出的DCOI數(shù)據(jù)中心優(yōu)化倡議、2014年制定的FITARA聯(lián)邦政府信息技術(shù)采購改革法案和2010年發(fā)起的FDCCI美國聯(lián)邦數(shù)據(jù)中心整合計(jì)劃等一系列舉措，以整合和關(guān)閉數(shù)據(jù)中心、資源虛擬化、可用性、設(shè)定數(shù)據(jù)中心PUE及服務(wù)器使用率具體標(biāo)準(zhǔn)、退役老舊機(jī)器的方式，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心數(shù)量減少7000個(gè)，大約占比50%；數(shù)據(jù)中心PUE從平均2.0以上下降到近一半大型數(shù)據(jù)中心達(dá)到1.5甚至1.4以下，部分服務(wù)器使用率從5%提升到65%以上。新加坡在2014年發(fā)布了《綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)路線圖》，基于國情，提供了新型節(jié)能數(shù)據(jù)中心未來的改進(jìn)方向和指導(dǎo)意見，指出需在不影響系統(tǒng)性能和安全要求的情況下盡可能降低數(shù)據(jù)中心能源消耗，并建議研究提高冷卻設(shè)備效率、IT設(shè)備溫濕度耐受能力、數(shù)據(jù)中心的資源調(diào)度和負(fù)荷分配集成優(yōu)化能力。2021年1月,日本相關(guān)主管部門（經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省）發(fā)布了《綠色增長戰(zhàn)略》，提出“數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模從2019年的1.5萬億日元提升到2030年的3.3萬億日元，屆時(shí)實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)中心的能耗比2019年降低30%”的目標(biāo)。并將重點(diǎn)任務(wù)放在擴(kuò)大可再生能源電力在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，打造綠色數(shù)據(jù)中心上。表1全球低碳數(shù)據(jù)中心相關(guān)政策規(guī)劃國家/地區(qū)政策內(nèi)容美國DCOI數(shù)據(jù)中心優(yōu)化倡議FDCCI美國聯(lián)邦數(shù)據(jù)中心FITARA聯(lián)邦政府信息技術(shù)采購改革法案等整合和關(guān)閉數(shù)據(jù)中心、資源虛擬化、可用性、設(shè)定數(shù)據(jù)中心PUE及服務(wù)器使用率具體標(biāo)準(zhǔn)、退役老舊機(jī)器的方式，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心數(shù)量減少7000個(gè)，大約占比50%；數(shù)據(jù)中心PUE從平均2.0以上下降到近一半，大型數(shù)據(jù)中心達(dá)到1.5基至1.4以下，部分服務(wù)器使用率從5%提升到65%以上。 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歐盟《2020年歐盟數(shù)據(jù)中心能源效率行為準(zhǔn)則的最佳實(shí)踐指南》《歐洲數(shù)據(jù)中心能源效率現(xiàn)狀白皮書》《塑造歐洲的數(shù)字未來》進(jìn)一步細(xì)化和規(guī)范了數(shù)據(jù)中心PUE、SUE、DCiE等綠色指標(biāo)。ICT基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)中心應(yīng)確保在2030年之前達(dá)到氣候中性，在2050年成為世界第一個(gè)實(shí)現(xiàn)氣候中性的大陸。新加坡《綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)線路圖》需在不影響系統(tǒng)性能和安全要求的情況下盡可能降低數(shù)據(jù)中心能源消耗，并提出提高冷卻設(shè)備效率、IT設(shè)備溫濕度耐受能力、數(shù)據(jù)中心的資源調(diào)度和負(fù)荷分配集成優(yōu)化能力等建議。日本《綠色增長戰(zhàn)略》發(fā)展目標(biāo)：將數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模從2019年的1.5萬億日元提升到2030年的3.3萬億日元，屆時(shí)實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)中心的能耗降低30%；重點(diǎn)任務(wù)：擴(kuò)大可再生能源電力在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，打造綠色數(shù)據(jù)中心等。（三）中國碳中和目標(biāo)溫室氣體排放導(dǎo)致全球氣候變化，帶來海平面上升、地球極端天氣災(zāi)害頻發(fā)、生物多樣性等問題，這使得控制溫室氣體排放成為了全球共識(shí)，中國作為發(fā)展中大國，積極應(yīng)對(duì)氣候變化。2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上發(fā)表重要講話，宣布中國將“努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的目標(biāo)。中國努力爭取實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的提出，對(duì)推進(jìn)世界各國齊心協(xié)力控制全球變暖以及應(yīng)對(duì)氣候變化具有重要意義。為規(guī)范企業(yè)溫室氣體的排放，限制碳排放量，國家出臺(tái)了一系列核算和測評(píng)標(biāo)準(zhǔn)。2017年12月，國家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布《關(guān)于做好2016、2017年度碳排放報(bào)告與核查及排放檢測計(jì)劃制定工作的通知》制定企業(yè)碳排放補(bǔ)充數(shù)據(jù)核算報(bào)告模板、企業(yè)排放監(jiān)測計(jì)劃模板。2021年3月，生態(tài)環(huán)境部編制了《企業(yè)溫室氣體排放報(bào)告核查指南（試行）》，對(duì)企業(yè)溫室氣體排放的核查工3作進(jìn)行規(guī)范，明確了核查程序、核查要點(diǎn)、核查工作流程、技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)要求等。考慮到不同行業(yè)的環(huán)保性質(zhì)區(qū)別，國家也積極開展重點(diǎn)行業(yè)碳排放權(quán)交易試點(diǎn)工作，持續(xù)推進(jìn)碳排放權(quán)交易市場建設(shè)。2011年10月，國家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布《國家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于開展碳排放權(quán)交易試點(diǎn)工作的通知》，推動(dòng)在7個(gè)省市開展碳排放權(quán)交易試點(diǎn)工作。2015年1月，國家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布《碳排放權(quán)交易管理暫行辦法》，明確了我國統(tǒng)一碳排放權(quán)交易市場的基本框架。2020年12月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》，對(duì)碳排放配額分配和清繳，碳排放權(quán)登記、交易、結(jié)算，溫室氣體排放報(bào)告與核查等活動(dòng)做出規(guī)定。2021年7月，上海環(huán)境能源交易所發(fā)布公告，根據(jù)國家總體安排，全國碳排放權(quán)交易于7月16日開市，共納入發(fā)電行業(yè)重點(diǎn)排放單位2162家，覆蓋約45億噸二氧化碳排放量。（四）中國數(shù)據(jù)中心降碳政策在碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略的大背景下，數(shù)據(jù)中心加速向綠色低碳發(fā)展。2021年7月，工信部發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023）》，提出了“到2021年底，全國新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.35以下，到2023年底，新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.3以下，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)力爭降低到1.25以下”的目標(biāo)。2021年10月18日，國家發(fā)改委等五部門出臺(tái)《國家發(fā)展改革委等部門關(guān)于嚴(yán)格能效約束推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見》，提出“新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心原則上布局在國家樞紐節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中心集群范圍內(nèi)”；“對(duì)于在國家樞紐節(jié)點(diǎn)之外新建的數(shù)據(jù)中心，地方政府不得給予土地、財(cái)稅等方面的優(yōu)惠政策”，政策趨嚴(yán)，進(jìn)一步明確優(yōu)化數(shù)據(jù)中心總體建設(shè)布局的嚴(yán)控措施；2021年11月，國管局、國家發(fā)展改革委、財(cái)政部和生態(tài)環(huán)境部等發(fā)布《深入開展公共機(jī)構(gòu)綠色低碳引領(lǐng)行動(dòng)促進(jìn)碳達(dá)峰實(shí)施方案》，明確要求“新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心全部達(dá)到綠色數(shù)據(jù)中心要求，綠色低碳等級(jí)達(dá)到4A級(jí)以上，電能利用效率（PUE）達(dá)到1.3以下。鼓勵(lì)申報(bào)綠色數(shù)據(jù)中心評(píng)價(jià)，發(fā)揮示范引領(lǐng)作用”；2021年12月，發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰中和目標(biāo)要求推動(dòng)數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》，立足新發(fā)展階段，構(gòu)建新發(fā)展格局，明確提出全國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心平均電能利用效率降到1.3以下，國家樞紐節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步降到1.25以下,綠色低碳等級(jí)達(dá)到4A級(jí)以上。旨在有序推動(dòng)以數(shù)據(jù)中心、5G為代表的新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展，發(fā)揮其“一業(yè)帶百業(yè)”作用，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。地方層面，2021年4月，北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局發(fā)布婦匕京市數(shù)據(jù)中心統(tǒng)籌發(fā)展實(shí)施方案（2021—2023年）》，要求推進(jìn)北京市數(shù)據(jù)中心綠色化、智能化、集約化發(fā)展。根據(jù)《實(shí)施方案》要求，各區(qū)需嚴(yán)格執(zhí)行數(shù)據(jù)中心分區(qū)分類管理要求，結(jié)合第三方專業(yè)評(píng)測，摸清區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行情況，形成關(guān)閉、騰退、改造、新建清單，建立清單動(dòng)態(tài)管理和部門聯(lián)合監(jiān)管信息共享機(jī)制，統(tǒng)籌有序推進(jìn)數(shù)據(jù)中心發(fā)展。上海市2021年4月發(fā)布《數(shù)據(jù)中心建設(shè)導(dǎo)則（2021）》，要求新建數(shù)據(jù)中心綜合PUE不高于1.3,WUE不高于1.4。江蘇省2021年12月發(fā)布《江蘇省新型數(shù)據(jù)中心統(tǒng)籌發(fā)展實(shí)施意見》，要求“全省新建（擴(kuò)建）大型及以上數(shù)據(jù)中心應(yīng)達(dá)到綠色數(shù)據(jù)中心要求，PUE低于1.3，綠色低碳等級(jí)達(dá)到4A級(jí)以上。中小型數(shù)據(jù)中心PUE應(yīng)不高于1.5”。二、數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器低碳發(fā)展分析（一） 國際數(shù)據(jù)中心龍頭企業(yè)遏制全球變暖是應(yīng)對(duì)氣候變化的核心方向，當(dāng)務(wù)之急是控制溫室氣體排放,為此，全球各數(shù)據(jù)中心企業(yè)在智能節(jié)能、可再生能源開發(fā)、資源回收利用等方面不斷探索，力圖降低數(shù)據(jù)中心的碳排放量。微軟計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)碳負(fù)排放，預(yù)計(jì)2050年可清除公司自1975年成立以來直接或通過電力產(chǎn)生的所有碳排放?？稍偕茉词褂梅矫?，微軟計(jì)劃2025年實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心、建筑、園區(qū)100%采用可再生能源供應(yīng)。亞馬遜在2019年與GlobalOptimism組織共同發(fā)布了《氣候宣言》，目標(biāo)在2040年實(shí)現(xiàn)所有業(yè)務(wù)線凈零碳排放。數(shù)據(jù)中心方面，亞馬遜使用節(jié)能服務(wù)器，致力于提高設(shè)施和設(shè)備的能效，在服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造方面持續(xù)創(chuàng)新以減少能耗°Facebook計(jì)劃到2030年，其供應(yīng)鏈、員工通勤和商務(wù)旅行將實(shí)現(xiàn)凈零排放。2020年，F(xiàn)acebook運(yùn)營均由100%可再生能源支持，已達(dá)到凈零排放。自2007年，谷歌宣布實(shí)現(xiàn)了碳中和，主要通過使用新能源、采購綠電等進(jìn)行碳抵消，達(dá)到了碳排放量為零，并計(jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)全天候無碳能源運(yùn)營。同時(shí),谷歌設(shè)計(jì)了使用壽命更長、更易復(fù)用的服務(wù)器，從舊服務(wù)器拆取零件再利用，或改造舊服務(wù)器以做新服務(wù)器使用，或把舊服務(wù)器的歷史數(shù)據(jù)清除以做二手服務(wù)器賣掉。（二） 國內(nèi)數(shù)據(jù)中心龍頭企業(yè)我國數(shù)據(jù)中心的參與者主要包括電信運(yùn)營商、第三方數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等。目前我國三大基礎(chǔ)電信運(yùn)營商仍占據(jù)主要市場，截至2020年三大基礎(chǔ)電信運(yùn)營商共占我國IDC市場約54%的份額。此外，第三方服務(wù)商是除基礎(chǔ)電信運(yùn)營商外的重要組成部分，也占據(jù)較大市場份額。同時(shí)，基于長遠(yuǎn)的技術(shù)、業(yè)務(wù)發(fā)展需要，大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)逐漸規(guī)劃自建數(shù)據(jù)中心，也成為一類數(shù)據(jù)中心持有和運(yùn)營主體。數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A中國移動(dòng)2021年發(fā)布《碳達(dá)峰碳中和行動(dòng)計(jì)劃》，提出到“十四五”期末，將企業(yè)碳排放控制在5600萬噸以內(nèi)，并提出了“六綠”的節(jié)能路徑，分別為：以綠色架構(gòu)、節(jié)能技術(shù)為驅(qū)動(dòng)打造綠色網(wǎng)絡(luò)；以能源消費(fèi)電氣化、綠電應(yīng)用規(guī)?；癁槟繕?biāo)推進(jìn)綠色用能；以科學(xué)制定設(shè)備節(jié)能技術(shù)規(guī)范、完善綠色采購制度為保障建設(shè)綠色供應(yīng)鏈；以線上化、低碳化為方向倡導(dǎo)綠色辦公；以拓展信息服務(wù)應(yīng)用、推廣“智慧環(huán)?！苯鉀Q方案為依托深化綠色賦能；以加強(qiáng)宣貫教育、弘揚(yáng)綠色低碳理念為抓手創(chuàng)建綠色文化。中國聯(lián)通為推進(jìn)綠色數(shù)據(jù)中心發(fā)展，做出了許多努力：一是做好布局工作,將重點(diǎn)放在分類引導(dǎo)上，將數(shù)據(jù)中心選址在寒冷地區(qū)或靠近海水、湖水的地區(qū)，充分利用冷空氣或冷水等自然冷源；二是綠色科技助力節(jié)能減排，包括搭建數(shù)據(jù)中心能耗管理平臺(tái)，對(duì)機(jī)房內(nèi)溫度、濕度等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控監(jiān)管；三是采用綠色能源。中國電信2021年8月發(fā)布了碳達(dá)峰、碳中和“1236”行動(dòng)計(jì)劃，將重點(diǎn)從三個(gè)方面推進(jìn)“雙碳”工作，其中涉及數(shù)據(jù)中心的包括：建設(shè)綠色新云網(wǎng)，打造綠色新運(yùn)營；構(gòu)建綠色新生態(tài)，賦能綠色新發(fā)展；催生綠色新科技，筑牢綠色新支撐。萬國數(shù)據(jù)是國內(nèi)首家同時(shí)提出在2030年實(shí)現(xiàn)碳中和及100%使用可再生能源的數(shù)據(jù)中心企業(yè)。以100%使用綠色電力為目標(biāo)，萬國數(shù)據(jù)提出通過提高可再生能源使用比例、建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心和提升運(yùn)營效率來最大限度地減少對(duì)環(huán)境造成的影響。通過積極參與綠色電力交易、加強(qiáng)新能源投資與探索新興技術(shù)等組合模式，不斷降低數(shù)據(jù)中心的碳排放。秦淮數(shù)據(jù)計(jì)劃到2030年，將實(shí)現(xiàn)中國運(yùn)營范圍內(nèi)所有新一代超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心100%采用可再生綜合能源解決方案，直接參與投資的清潔能源裝機(jī)容量將不少于2GW。綠色數(shù)據(jù)中心部署方面包括新一代算力算法、數(shù)據(jù)中心選址、IT設(shè)備、制冷系統(tǒng)、電力配網(wǎng)架構(gòu)、供配電系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)等設(shè)施。秦淮數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)中心的全生命周期進(jìn)行節(jié)能降碳。世紀(jì)互聯(lián)堅(jiān)持引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心走高效、低碳、集約、循環(huán)的綠色發(fā)展道路，不斷推進(jìn)在可再生能源利用、節(jié)能方案評(píng)估、高效綠色運(yùn)維、能效指標(biāo)分級(jí)評(píng)估等方面的探索和創(chuàng)新，并將環(huán)保融入數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)、建設(shè)等全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)中心的計(jì)算能力和規(guī)模要求逐漸提高,在“碳中和碳達(dá)峰”背景下，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的低碳發(fā)展也逐漸受到重視。阿里巴巴承諾2030年前實(shí)現(xiàn)自身運(yùn)營碳中和，為降低數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的碳排放量，其實(shí)現(xiàn)“碳中和”有4個(gè)路徑：從內(nèi)部提高數(shù)據(jù)中心效率，降低PUE；市場化采購可再生能源；投資建設(shè)分布式和大型集中式項(xiàng)目；采購綠證以及CCER等項(xiàng)目。服務(wù)器方面，阿里巴巴通過服務(wù)器全浸沒液冷降低碳排放，同時(shí),改配翻新舊服務(wù)器，循環(huán)使用備件。騰訊承諾不晚于2030年實(shí)現(xiàn)自身運(yùn)營及供應(yīng)鏈的全面碳中和，同時(shí)實(shí)現(xiàn)100%綠色電力。騰訊秉承“減排和綠色電力優(yōu)先，抵消為輔”的原則，推進(jìn)自身運(yùn)營和供應(yīng)鏈碳中和的實(shí)現(xiàn)。能源效率方面，降低運(yùn)營中的單位能耗，提高資源效率；可再生能源方面，大幅提高可再生能源的使用比例，積極參與綠色電力交易并探索新能源項(xiàng)目投資開發(fā)；采用碳抵消等手段中和其余無法完全減排的部分。百度在數(shù)據(jù)中心、辦公樓宇、碳抵消、智能交通、智能云、供應(yīng)鏈六個(gè)方面，全面構(gòu)建2030年碳中和目標(biāo)的科學(xué)實(shí)現(xiàn)路徑，通過使用清潔低碳能源、提高能效來降低數(shù)據(jù)中心的碳排放。服務(wù)器方面，數(shù)據(jù)中心淘汰的服務(wù)器，核心零部件通常都被拆解回收再利用，其余無法復(fù)用的部分則由經(jīng)篩選的回收商100%回收處置。京東提出到2030年，京東的碳排放量與2019年相比減少50%。通過低碳設(shè)計(jì)，綠色采購、能源管理、高效的資源利用以及日常綠化運(yùn)營等方面，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展。數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A（三）服務(wù)器及芯片企業(yè)服務(wù)器是數(shù)據(jù)中心的核心部分，在數(shù)據(jù)中心硬件設(shè)備耗電量中所占比重最高，而服務(wù)器能耗又以CPU為主，其主要設(shè)計(jì)廠商包括AMD、華為、Intel、NVIDIA等，這些企業(yè)也通過多種措施，持續(xù)推動(dòng)服務(wù)器及芯片行業(yè)的綠色低碳發(fā)展。1.AMDAMD為減少二氧化碳排放，最大限度地降低供應(yīng)鏈對(duì)環(huán)境的影響，進(jìn)行了一系列技術(shù)創(chuàng)新以適應(yīng)芯片在各應(yīng)用場景下的性能和節(jié)能要求。下表是AMD目前在運(yùn)營、供應(yīng)鏈和產(chǎn)品用途方面的目標(biāo)和完成情況。數(shù)據(jù)中心層面，提出在2020年到2025年內(nèi)，將用于人工智能訓(xùn)練和高性能計(jì)算的AMD處理器和加速器的能效提高30倍。表2AMD節(jié)能降碳目標(biāo)及完成情況階段運(yùn)營供應(yīng)鏈產(chǎn)品用途完成情況2014-2020年，AMD運(yùn)營的溫室氣體排放量減少38%與行業(yè)平均水平相比，2020年AMD晶圓生產(chǎn)的直接溫室氣體排放減少73%2014-2020年，移動(dòng)處理器的能效提高31.7倍目標(biāo)2020-2030年，AMD運(yùn)營的溫室氣體絕對(duì)排放量減少50%到2025年，AMD制造供應(yīng)商都公開溫室氣體減排目標(biāo)，80%的供應(yīng)商都使用可再生能源2020-2025年，將應(yīng)用于人工智能訓(xùn)練和高性能計(jì)算的AMD處理器和加速器的能效提高30倍除聚焦產(chǎn)品技術(shù)革新，通過提供醫(yī)療、教育、制造、科學(xué)研究和其他關(guān)鍵需求的高性能計(jì)算解決方案助力節(jié)能降碳外，AMD也積極參與采購可再生能源、號(hào)召員工和供應(yīng)商參與環(huán)保行動(dòng)。2020年，AMD在美國（Green-E認(rèn)證風(fēng)能）和中國（iRECs風(fēng)能）采購了3400萬千瓦時(shí)的可再生能源證書，占AMD全球能源使用量的28%，足以為美國大約4420個(gè)家庭提供一年的電力。9數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A2.IntelIntel承諾到2040年實(shí)現(xiàn)全球業(yè)務(wù)的溫室氣體凈零排放，并制訂具體目標(biāo),以提升Intel產(chǎn)品和平臺(tái)的能源效率并降低碳足跡。將于2030年，在全球業(yè)務(wù)中100%使用可再生電力，并投資約3億美元用于設(shè)施節(jié)能，以實(shí)現(xiàn)累計(jì)40億千瓦時(shí)的能源節(jié)約。能源使用方面，Intel提出到2030年，水資源全部有效利用（節(jié)約共600億加侖水資源）、100%可再生能源使用率、零廢棄物填埋量（60%制造廢物循環(huán)）、節(jié)約40億千瓦時(shí)能源。并且，Intel已經(jīng)開發(fā)出相關(guān)解決方案，可集成到現(xiàn)有的能源網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)中，打造可適應(yīng)能耗需求不斷變化的電網(wǎng)。技術(shù)升級(jí)方面，Intel正與數(shù)據(jù)中心合作液浸式散熱試點(diǎn)部署。該方案應(yīng)用了新的原理，例如通過液浸式散熱進(jìn)行熱量回收和再利用。溫水態(tài)可捕獲IT設(shè)備所產(chǎn)生熱量的99%，基本上沒有能量損失。Intel也開發(fā)了環(huán)保的可編程硬件和開放式軟件，已在日本電信運(yùn)營商KDDI的5G通信設(shè)施的數(shù)據(jù)中心內(nèi)試驗(yàn)，使用的Intel?至強(qiáng)@可擴(kuò)展處理器、Intel綜合電源管理、人工智能功能，可根據(jù)需求調(diào)整功耗。3.NVIDIANVIDIA暫未公布實(shí)現(xiàn)碳中和的時(shí)間，但其為節(jié)能降碳做出了一系列努力。能源使用上，NVIDIA計(jì)劃到2025年，全球100%的電力使用來自可再生能源。技術(shù)革新上，加快研發(fā)GPU并推廣應(yīng)用，其拳頭產(chǎn)品液冷GPU可加速提高效率，如果將全球所有運(yùn)行AI和HPC的CPU服務(wù)器換為液冷GPU，每年可節(jié)省高達(dá)11太瓦時(shí)的能源，相當(dāng)于兩座燃煤電廠的發(fā)電量，或道路上170萬輛汽車的消耗\o"CurrentDocument"'；同時(shí)，也可以節(jié)約用水和用電，在實(shí)驗(yàn)室中引入液冷GPU，借助液冷技術(shù)，系統(tǒng)僅需對(duì)封閉系統(tǒng)中的少量液體進(jìn)行循環(huán)利用。此外，同等性能，液冷GPU耗電更少，NVIDIA估計(jì)，液冷數(shù)據(jù)中心的PUE可能達(dá)到1.15,遠(yuǎn)低于風(fēng)冷的PUE1.6。1數(shù)據(jù)來源：《2021NVIDIA企業(yè)社會(huì)責(zé)任報(bào)告》4.華為自2019年華為提出“讓科技與自然共生”的綠色環(huán)保理念以來，華為持續(xù)積極應(yīng)對(duì)氣候和環(huán)境挑戰(zhàn)，基于ICT技術(shù)，重點(diǎn)圍繞“減少碳排放、加大可再生能源使用、促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)”采取行動(dòng)，用科技創(chuàng)新守護(hù)人類共同的家園。為全面減少碳排放，華為制定了綠色環(huán)保相關(guān)政策，主要涵蓋綠色運(yùn)營、綠色產(chǎn)品和綠色供應(yīng)鏈。可再生能源使用上，一方面，華為在自身運(yùn)營中持續(xù)加大引入可再生能源。另一方面，華為數(shù)字能源已助力客戶累計(jì)綠色發(fā)電4,829億度，節(jié)約用電142億度，相當(dāng)于減少2.3億噸碳排放。技術(shù)升級(jí)上，通過芯片技術(shù)升級(jí)、光交換實(shí)現(xiàn)設(shè)備能效顯著提升，傳統(tǒng)架構(gòu)中，光模塊通過Serdes與設(shè)備芯片連接，走線較長，功耗較大，共封裝光學(xué)（CPO）把光收發(fā)器與設(shè)備芯片集成在一個(gè)CMOS襯底上，省去CDR、DFE/CTLE/FFE等功能，可有效提高能效，降低碳排放。三、數(shù)據(jù)中心算力綠色低碳技術(shù)分析（一）服務(wù)器綠色低碳技術(shù)趨勢服務(wù)器作為IT基礎(chǔ)設(shè)施中最基本的算力設(shè)備，需承擔(dān)的計(jì)算量越來越大。服務(wù)器運(yùn)算能力提升的同時(shí)，服務(wù)器能耗也在成倍增長，性能提升增加了服務(wù)器的處理能力，但能耗增長給數(shù)據(jù)中心的維護(hù)難度和支出成本都帶來了不少的壓力。從數(shù)據(jù)中心技術(shù)層面看，如何在計(jì)算密集型工作負(fù)載和低能耗運(yùn)行的矛盾之間找到解決方案，如何在滿足技術(shù)需求的基礎(chǔ)上盡可能降低碳排放，業(yè)界開展了大量技術(shù)研究和探索。1.整機(jī)柜技術(shù)整機(jī)柜服務(wù)器是按照模塊化設(shè)計(jì)思路打造的服務(wù)器解決方案，系統(tǒng)架構(gòu)由機(jī)柜、網(wǎng)絡(luò)、供電、服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、集中散熱、集中管理6個(gè)子系統(tǒng)組成，是對(duì)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器設(shè)計(jì)技術(shù)的一次重大變革。整機(jī)柜服務(wù)器將供電單元、散熱單元池化，通過節(jié)約空間來提高部署密度，其部署密度通?？梢苑?。集中供電和散熱的設(shè)計(jì)，使整機(jī)柜服務(wù)器僅需配置傳統(tǒng)機(jī)柜式服務(wù)器10%的電源數(shù)量就可滿足供電需要，電源效率可以提升10%以上，且單臺(tái)服務(wù)器的能耗可降低5%。當(dāng)前，無論是互聯(lián)網(wǎng)還是傳統(tǒng)行業(yè)，超大規(guī)模還是中小規(guī)模，數(shù)據(jù)中心都面臨有限空間、高效交付、便捷運(yùn)維等挑戰(zhàn)，作為服務(wù)器產(chǎn)品的新型交付形態(tài)和解決方案，整機(jī)柜產(chǎn)品可利用自身特性應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。整機(jī)柜服務(wù)器的節(jié)能優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：散熱方面，單機(jī)配置獨(dú)立風(fēng)扇進(jìn)行散熱。單臺(tái)機(jī)器一般配置6個(gè)系統(tǒng)風(fēng)扇來保障散熱，48臺(tái)服務(wù)器所需要的風(fēng)扇數(shù)量將達(dá)到288個(gè)，通過集中散熱，將每個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的散熱風(fēng)扇移除，整合成一個(gè)散熱風(fēng)扇墻，布局在整個(gè)機(jī)柜的后部，48個(gè)節(jié)點(diǎn)僅需18個(gè)風(fēng)扇，數(shù)量減少93%以上，散熱功耗降低25%以上。電源方面，以單機(jī)作為服務(wù)器的最小組成單元，考慮系統(tǒng)的供電冗余，需要配置雙電源模塊以支撐。按照48臺(tái)傳統(tǒng)機(jī)架服務(wù)器來計(jì)算，需要96個(gè)電源模塊來實(shí)現(xiàn)雙路供電，供電配置過高造成電源負(fù)載率過低，使得電源轉(zhuǎn)換效率僅能達(dá)到85%左右，集中供電，單個(gè)機(jī)柜僅需8個(gè)2400W電源模塊，即可滿足48節(jié)點(diǎn)的供電，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)94%，減少90%的電源數(shù)量，供電系統(tǒng)效率提升9%。液冷技術(shù)液冷服務(wù)器技術(shù)是采用特種或經(jīng)特殊處理的液體，直接或近距離間接換熱冷卻芯片或者IT整體設(shè)備，具體包括冷板式冷卻、浸沒式冷卻和噴淋式冷卻3種形態(tài)。液冷服務(wù)器可以針對(duì)CPU精確定點(diǎn)冷卻，精確控制制冷分配，能真正將高密度部署帶到前所未有的更高層級(jí)（例如20kW~100kW高密度數(shù)據(jù)中心），是數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向之一。液冷散熱的優(yōu)點(diǎn)主要有：一方面風(fēng)冷限制了單機(jī)箱功率密度增長，而液冷可大幅增加單機(jī)柜部署密度，節(jié)省機(jī)房空間；另一方面液冷配置能大幅提高散熱效率，降低數(shù)據(jù)中心PUE。高密技術(shù)數(shù)據(jù)規(guī)模的持續(xù)增長及土地、電力資源集約化發(fā)展推動(dòng)高密度數(shù)據(jù)中心發(fā)展。通過擴(kuò)大機(jī)架和服務(wù)器規(guī)模來提高算力會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本的增加和數(shù)據(jù)中心場地空間的浪費(fèi)。尤其在發(fā)達(dá)地區(qū)，這種擴(kuò)大規(guī)模的建設(shè)模式難以實(shí)施，建設(shè)高密度數(shù)據(jù)中心成為推動(dòng)數(shù)據(jù)中心算力提升的重要舉措，高密度數(shù)據(jù)中心能夠進(jìn)一步增加數(shù)據(jù)中心功率密度和數(shù)據(jù)中心“每平方米”的計(jì)算能力，更好地滿足大數(shù)據(jù)場景下的計(jì)算與存儲(chǔ)需求。高密度服務(wù)器部署將顯著提升數(shù)據(jù)中心單位面積算力，降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本。建設(shè)高密度數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵是部署高密度服務(wù)器，一方面降低了機(jī)體的重量和空間占用，提升數(shù)據(jù)中心單位面積算力，另一方面能夠提升電源和散熱系統(tǒng)的使用效率，降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本。目前，IBM、思科、華為、浪潮、曙數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A光等國內(nèi)外知名的互聯(lián)網(wǎng)硬件廠商紛紛加速推進(jìn)高密度服務(wù)器的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與市場布局。(二)CPU綠色低碳技術(shù)CPU是服務(wù)器中的核心部件，一方面，服務(wù)器能耗70%來自于CPU，其自身能源消耗量較大；另一方面，CPU的能耗將影響其他輔助設(shè)備，研究發(fā)現(xiàn)服務(wù)器CPU能耗降低1W,由此帶來自身及其他相應(yīng)輔助設(shè)備的總能耗將降低2.84W。如圖1所示，我們可以從CPU出發(fā)，深入分析CPU綠色節(jié)能技術(shù)，以達(dá)到節(jié)能目的。數(shù)據(jù)來源：服務(wù)器各部件功耗以及節(jié)能技術(shù)\o"CurrentDocument"2圖1CPU能耗路徑1.CPU產(chǎn)品設(shè)計(jì)節(jié)能減排實(shí)現(xiàn)低功耗必須采用覆蓋技術(shù)、設(shè)計(jì)、芯片架構(gòu)和軟件的全面性方法。目前，業(yè)界最低功耗的處理器和系統(tǒng)級(jí)芯片開發(fā)人員不僅透過最佳化架構(gòu)和材料來實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢，也采用協(xié)同設(shè)計(jì)封裝、電源、射頻電路和軟件來降低功耗。在CPU產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，協(xié)同設(shè)計(jì)成為發(fā)展趨勢。設(shè)計(jì)的第一步是從性能和功耗出發(fā)，來確認(rèn)產(chǎn)品的目標(biāo)，并選擇適合的制程技術(shù)，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(ElectronicDesignAutomation，EDA)工具或?qū)⒊蔀閷?shí)現(xiàn)功耗目標(biāo)的關(guān)鍵，2童琳.服務(wù)器各部件節(jié)能技術(shù)分析[J].通信與信息技術(shù),2015(03):86-88+104.14數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A數(shù)據(jù)中心算力碳效白皮書ODCC-2022-0500A但傳統(tǒng)EDA工具進(jìn)行功耗估計(jì)只在接近設(shè)計(jì)周期結(jié)束時(shí)才比較精確。未來，須在設(shè)計(jì)周期初期便進(jìn)行精確的功耗估算。在芯片設(shè)計(jì)時(shí)采用更高遷移率的新材料也能降低功耗，如在標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體產(chǎn)品線中加入磁性材料，使用碳納米管和石墨烯等新材料等。Enpirion公司在其半導(dǎo)體產(chǎn)品線中導(dǎo)入磁性材料，通過整合不同的金屬合金，磁性材料可在很高的頻率下執(zhí)行作業(yè)，同時(shí)還能保持高能效。SemiconductorResearch公司資助IBM和美國哥倫比亞大學(xué)共同進(jìn)行了一項(xiàng)研究計(jì)劃——將電感整合于處理器上。這項(xiàng)研究可以透過芯片穩(wěn)壓功能在奈秒級(jí)時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)供電電壓，實(shí)現(xiàn)工作負(fù)載匹配，因而使能耗降低。喬治亞理工學(xué)院(GeorgiaTech)的實(shí)驗(yàn)室中證明石墨烯的互連性能超過銅。IBM公司研究表明使用碳納米管或石墨