数据中心算力碳效白皮书（2022年）

数据中心算力碳效白皮书总结

核心内容

本《数据中心算力碳效白皮书》聚焦数据中心在“碳达峰”“碳中和”背景下的绿色低碳发展，系统梳理了全球主要国家的碳中和目标与数据中心降碳政策，分析了国际与国内数据中心及服务器企业的低碳发展路径，并首次提出“服务器算力碳效”的概念，构建了算力碳效模型，为数据中心选择高性能且低碳的服务器提供了理论依据与实践指导。

主要观点

• 全球碳中和趋势：超过120个国家和地区提出了碳中和目标，数据中心作为高能耗行业，正成为各国政策关注的重点。
• 数据中心碳排放现状：2020年中国数据中心能耗总量为939亿千瓦时，预计到2030年将增长至3800亿千瓦时，碳排放增长率将超过300%。服务器是数据中心中主要耗能设备，其碳排放占数据中心IT设备能耗的90%以上。
• 算力碳效概念：服务器算力碳效是指服务器使用周期内产生的碳排放与所提供的算力性能的比值。在5年使用周期中，单位算力碳排放量一般在20-60KG之间，能效较好的CPU排放可达到30KG以下。
• 技术趋势：包括整机柜、液冷、高密度等技术，以及先进制程、先进封装、动态电源管理等CPU绿色低碳技术，均是降低数据中心能耗与碳排放的关键。

关键信息

国际碳中和目标与政策

国内碳中和目标与政策

• 2020年9月，中国宣布力争2060年前实现碳中和。
• 工信部发布《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023）》，要求新建大型及以上数据中心PUE降至1.3以下。
• 国家发改委等五部门发布《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》，明确数据中心建设的能效要求。
• 北京、上海、江苏等地也出台相应政策，推动数据中心绿色低碳发展。

服务器与芯片企业低碳实践

• 微软：计划2030年实现碳负排放，2025年实现数据中心100%可再生能源供电。
• 亚马逊：致力于提高能效，提升服务器使用率，减少碳排放。
• Facebook：2020年已实现100%可再生能源支持，2030年实现供应链碳中和。
• 谷歌：实现碳中和，设计更长寿、可复用的服务器。
• AMD：2020-2025年将人工智能训练和高性能计算处理器能效提升30倍。
• Intel：2030年实现100%可再生能源使用，投资设施节能，推动3D堆叠技术。
• NVIDIA：计划2025年实现100%可再生能源使用，推广液冷GPU技术。
• 华为：提出“让科技与自然共生”理念，推动绿色数据中心建设与Chiplet技术。

服务器绿色低碳技术趋势

• 整机柜技术：提升部署密度，降低能耗。
• 液冷技术：提高散热效率，降低PUE。
• 高密度技术：提升单位面积算力，优化资源利用率。
• CPU绿色低碳技术：包括先进制程（如7nm）、先进封装（如Chiplet）、动态电源管理（DPM）、动态电压频率调度（DVFS）等。

算力碳效模型研究

• 模型定义：服务器算力碳效 = 碳排放量 / 算力性能。
• 测试方法：采用BenchSEE与SPEC测试工具，模拟服务器在不同负载下的能耗与算力表现。
• 测试结果：服务器算力碳效在20-60KG/算力性能之间，AMD产品相对更低，多数低于30KG。

发展展望

• IT设备能效提升：IT设备能耗占数据中心总能耗的60%-70%，提升其能效是数据中心节能降碳的核心。
• 算力碳效选型：未来服务器选型应综合考虑算力与碳效，实现性能与环保的平衡。
• 场景化碳效模型：未来需针对不同业务场景（如高性能计算、边缘计算、智能计算等）构建与测试碳效模型，为数据中心的绿色转型提供理论支持。

总结

本白皮书为数据中心实现绿色低碳发展提供了系统性的分析与指导，涵盖政策背景、技术趋势、模型构建及未来发展方向，有助于推动行业向高效、节能、环保的方向演进。