節能風吹進數位 邁向綠色運算

工研院與日本電信商攜手多家全球知名IT企業開發沉浸式冷卻邊緣資料中心，以非導電的液體爲伺服器散熱，節能減碳效益可達43％，爲臺灣ICT軟硬體產業建置下世代的節能解決方案。圖／工研院提供

「打造淨零時代競爭力」論壇特展

數位經濟浪潮席捲全球，電信業商機涌現，迎來5G、資料中心等基礎設施快速擴張。資料中心產生的廢熱，不僅對伺服機主機運作造成負擔，同時也是電信業在基地臺以外相對耗能的建設。爲了協助業者攜手產業發展淨零碳排，工研院也將在4月15日「打造淨零時代競爭力」論壇暨技術特展，分享各種產業朝向低碳升級轉型的關鍵密碼。

資料中心的發展進程由傳統機房演變至今，在基礎架構與設備部署已有大幅轉變。從1970年的主機、1990年的終端／伺服器、2011年的公有／私雲，到近年5G、AIoT物聯網時代，小型分散式邊緣資料中心崛起，逐漸邁向邊緣化，也就是更靠近應用使用端。根據Technavio分析，2020年至2024年超大型資料中心市場規模的年複合成長率爲21％，顯示資料中心將呈現快速增長，然在淨零碳排趨勢下，資料中心也將迎來新的減碳挑戰及低碳商機。

在全球零碳排風潮下，現行資料中心產業大多分別從能源效率、潔淨能源、節約用水、循環經濟、循環能源系統等方面着手降低碳排。部分業者已將資料中心的廢熱循環再利用，如法國電信商Orange將廢熱應用在住房供暖，又或是巴黎新創公司Stimergy把泳池變成溫水游泳池等；甚至近年的Google、阿里巴巴也分別使用機器學習降低資料中心伺服器耗能，亦或是改變資料中心伺服器散熱的方式。

過去業者在資料中心的降熱，大多采用空調或水冷卻技術降溫，但相關方案仍產生一定的碳排量。爲解決這個痛點，市場陸續出現油冷式解決方案，工研院也在日本電信商KDDI的需求下，攜手臺灣廠商打造「沉浸式冷卻邊緣資料中心」解決方案，解決高密度、高效能伺服器的散熱難題。

伺服器靠液體散熱 全新武器

此方案是將伺服器浸泡於冷卻率高的非導電液體，由於液體的散熱效果優於傳統的空氣冷卻，再加上液體透過循環冷卻方式，讓液體降溫迴流再繼續吸收熱能，提升能源效率，搭配特殊冷熱通道設計，有效解決高密度、高效能伺服器的散熱難題，並提升能源使用效率和部署彈性。工研院更與臺灣雲端協會會員合作，建置系統之電力使用效率PUE值（Power Usage Effectiveness；PUE）達到平均1.17，優於傳統機房的1.6，單一機櫃之耗電量減少43％、使用空間少60％，今年也將進入商用場域服務驗證。

此方案有五大特色，其一，伺服器高密度配置，相對傳統空氣冷卻需預留空間讓空氣對流，此技術即可節省空間，提高伺服器排列密度，提升資料中心單位空間運算力；其二，輔助自然冷卻，結合通風窗、排風扇和特殊空間通道設計，有效導入外氣，排出熱能，強化自然環境冷卻效果，取代傳統氣冷，達到節能目的。第三，高維修便利性，採用單相冷卻技術（Single-phase Coolant），相對一般雙相沉浸式冷卻，單向冷卻系統不必完全密封，維修時冷卻資源不易損耗；第四，快速部署，以「貨櫃型」模組化，三個月內可快速佈署或擴建；最後，監控軟體系統，即是透過人性化界面管理，不只確保IT設備能在正常溫度下操作，還能細部調整機房內每個可以控制的單元，以最低程度調動輔助冷卻設備控制方式達到理想的溫度，達到更好的能源使用效率，並可事先預測未來可能的溫度走勢，在第一時間就做出反應，讓IT人員可遠端即時掌握資料中心設備健康程度。

面對全球減碳趨勢，連科技巨擘微軟、谷歌、亞馬遜皆投入減碳，更列爲供應商選擇標準。臺灣ICT產業實力堅強，據經濟部統計，我國電腦及周邊裝置出口金額自2016年起連五年雙位數成長，其中伺服器也在2019年遽增兩倍，至2020年出口佔比更提升至45％躍居第一，若產業積極低碳轉型，將可更有效掌握全球低碳商機。