隨著生成式人工智能 (AI) 的興起, 數(shù)據(jù)中心已成為世界技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施中越來越重要的一部分,并且其電力消耗量也在不斷增長。
根據(jù) IEA 數(shù)據(jù),2022 年數(shù)據(jù)中心約占全球電力需求的 1.3%。幾乎所有人都認(rèn)為,隨著在云端處理的數(shù)據(jù)和計算量繼續(xù)增加,預(yù)計這一數(shù)字將繼續(xù)快速增長。這是一項全球性挑戰(zhàn),預(yù)計到 2026 年,全球整體電力增長平均每年將超過 3%。日益增長的消費者需求、電動汽車使用范圍的擴(kuò)大、全球氣候變化導(dǎo)致的供暖和制冷需求增加、智能城市和工業(yè)企業(yè)電氣化等因素對電力的爭奪日益激烈,這意味著數(shù)據(jù)中心需要提高效率才能充分發(fā)揮其潛力。
好消息是,工程師們已經(jīng)在不斷創(chuàng)新,以提高數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)性。不斷增長的數(shù)據(jù)量和信息移動速度的加快意味著,即使是當(dāng)今數(shù)據(jù)中心內(nèi)部使用的電纜、連接器和散熱設(shè)備中看似小規(guī)模的改進(jìn),也會對這些設(shè)施消耗的能源量產(chǎn)生巨大影響,尤其是當(dāng)您考慮這種影響在現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心中的數(shù)百萬甚至數(shù)十億個互連器件中成倍增加時。
業(yè)內(nèi)大部分企業(yè)已經(jīng)過渡到 48 伏配電系統(tǒng),數(shù)據(jù)中心將來可能會采用更高電壓的配電系統(tǒng)來進(jìn)一步減少能耗,即使這些減少在單個連接器的規(guī)模上看起來很小,但大型數(shù)據(jù)中心所需的大量連接的總體影響也會迅速增加。
當(dāng)電能從一個地方流向另一個地方時,所有電力傳輸都必須克服電阻損耗。 電力輸送路線越長,要克服的阻力就越大 - 到達(dá)最終目的地的可用電量就會減少。
此外,“浪費”的電力會產(chǎn)生熱量,這需要額外的能量來冷卻數(shù)據(jù)中心,以確保其在設(shè)計規(guī)范內(nèi)運行。將一米電纜的耗電量乘以百萬平方米數(shù)據(jù)中心內(nèi)電纜的米數(shù),您不可避免地會獲得一個非常大的數(shù)字。減少這些電阻損耗可以確保數(shù)據(jù)中心購買的更多電力最終會為他們的設(shè)備供電。更少的電力浪費意味著總消耗更少。
數(shù)據(jù)中心已經(jīng)通過在更高的電壓下傳輸電力成功減少了電阻損耗,減少了每單位功率所需的電流,從而降低了移動時產(chǎn)生的電阻。業(yè)內(nèi)大部分企業(yè)已經(jīng)過渡到 48 伏配電系統(tǒng),數(shù)據(jù)中心將來可能會尋求使用更高電壓的配電系統(tǒng)來進(jìn)一步減少電阻損耗??梢匀菁{更大電流的更高量程范圍的電纜也可以減少這種損耗。
電纜和設(shè)備之間的每一次連接都表明可能產(chǎn)生電阻損耗。低電阻母線和連接器可以幫助減少這些損耗。即使這些減少在單個連接器的規(guī)模上看起來很小,但大型數(shù)據(jù)中心所需的大量連接產(chǎn)生的總體影響也會迅速擴(kuò)大。
能夠更快地傳輸數(shù)據(jù)對于 AI、數(shù)據(jù)中心及其支持的活動至關(guān)重要。 但是,傳輸大量數(shù)據(jù)的速度越快,電纜兩端的連接就越難處理這種容量。被動連接不使用任何額外的電力來將數(shù)據(jù)從電纜傳輸?shù)皆O(shè)備,但它們在任何給定速度下可以移動數(shù)據(jù)的距離是有限的,同時能夠盡可能減少信號損失和衰減。主動連接可以將更多數(shù)據(jù)移動得更遠(yuǎn)、更快,但代價是耗電量巨大。
在 TE Connectivity,我們正在努力改進(jìn)電纜和連接器,以最大限度提高被動互連的能力。在需要主動互連以保持信號完整性之前,電纜的長度越長,它們就越能更好地服務(wù)于云和 AI 設(shè)備集群。使用外部電纜或外部和內(nèi)部電纜組合代替電路板的解決方案可以進(jìn)一步降低功耗和數(shù)據(jù)延遲。這些因素的正確組合可能會使數(shù)據(jù)中心使用更多無源布線,同時保持更高的速度,從而降低其能耗。
連接器在支持未來的可持續(xù)發(fā)展工作方面也發(fā)揮著重要的戰(zhàn)略作用。圍繞標(biāo)準(zhǔn)連接器進(jìn)行模塊化設(shè)計的能力將使數(shù)據(jù)中心能夠更輕松地升級其設(shè)備,因為創(chuàng)新可以產(chǎn)生更快、更高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸。相比之下,使用硬連線無連接器解決方案,以提高舊設(shè)備的功能或效率的方式升級這些設(shè)備會變得更加困難。缺乏簡單的升級途徑會造成更多浪費,并降低數(shù)據(jù)中心在更高效的電子設(shè)備或配置可用時利用它們的靈活性。連接器是支持大型數(shù)據(jù)中心中更具循環(huán)性的生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵元素。
數(shù)據(jù)中心中的所有設(shè)備都會產(chǎn)生熱量。 工作溫度升高會降低產(chǎn)品和元件的可靠性,從而增加停機(jī)的可能性。
由于速度和距離超過了銅纜的限制,因此轉(zhuǎn)向光纜使熱量成為一個更大的關(guān)注點。光學(xué)元件對工作溫度的敏感度比無源銅纜和連接器要大得多。
就像在處理電阻損耗時,電子可以增加可持續(xù)性收益一樣,在處理熱量時,每個熱單位都很重要。由于“浪費”電力導(dǎo)致的熱負(fù)荷增加,迫使數(shù)據(jù)中心更加依賴風(fēng)扇和空調(diào)系統(tǒng)來保持設(shè)備冷卻,這需要更多能源。這意味著數(shù)據(jù)中心必須密切關(guān)注其基礎(chǔ)設(shè)施的每個部分,以找到減少熱量和節(jié)省能源的機(jī)會。
包括散熱器在內(nèi)的高效熱管理解決方案是必不可少的工具。為了通過強(qiáng)制空氣或液體冷卻實現(xiàn)最大冷卻效率,您必須將熱電氣元件與冷卻表面之間的接觸電阻降至最低,尤其是當(dāng)這些表面不完全平坦時。表面之間的任何氣隙都會降低傳熱效率,即使在微界面層也是如此。TE Connectivity 用于散熱器連接的適形板設(shè)計提供的熱傳遞效果比間隙墊和導(dǎo)熱硅脂等常見解決方案高出兩倍。這些連接的緊密性對于可持續(xù)性很重要,因為隨著這些設(shè)備使用功率的增加,設(shè)備產(chǎn)生的熱量幾乎呈指數(shù)級增長。
來源:TE connectivity?