信通院王志勤：PUE稳步下降，算效逐步提升，绿色算力发展成效将显现

7月2日消息（九九）当前，算力已经成为推动数字经济发展的核心力量，正强有力地支撑数字中国建设。

在日前举行的中国绿色算力大会上，中国信息通信研究院副院长王志勤指出，我们在享受算力带来高价值驱动力的同时，也不能忽视算力背后的高能耗问题。在碳达峰碳中和目标引领下，大力推动算力绿色化发展，实现绿色算力升级，是实现经济社会高质量发展的必然选择与关键环节，也是我国建设数字基础设施和展现节能减碳大国担当的重要命题。

会上，中国信息通信研究院产业与规划所与内蒙古和林格尔新区管理委员会共同发布《2023中国绿色算力发展研究报告》。报告告围绕算力生产、算力运营、算力管理、算力应用四个层次，建立绿色算力高效（Efficient）、低碳（Low carbon）、智能（Intelligent）、集约（Intensive）发展的ELII框架。

算力生产绿色化技术产品加速迭代

王志勤介绍，世界各国加快出台算力政策推动算力生产技术的高效演进，科技龙头企业围绕算效的提升加快产品迭代升级。

在单芯片性能提升方面，目前台积电和三星均已进入到3nm制程工艺时代，与5nm工艺相比，台积电3nm工艺的晶体管逻辑密度可以提升1.7倍，性能有11%的提升。而在同等性能下，3nm工艺的功耗比5nm降低25%-30%。英特尔的Ponte Vecchio加速卡利用Chiplet技术，即片内互连技术，将不同工艺下制造的多个芯片封装集成到同一芯片中，晶体管数量突破1000亿个，使异构计算利用不同架构芯片形成更高效的解决方案成为了可能。

计算存储网络协同方面，当前存算一体技术正在由研究领域逐步进入商用化，在云端计算的应用场景，存算一体方案主要是围绕将计算和DRAM集成做创新，以降低内存访问的数据量和延迟。三星基于其HBM2 DRAM技术集成了计算逻辑，使得DRAM既可以当作一块普通存储器来用，也可以在写入和读出的同时让计算逻辑去做计算。存储与网络的融合也在日益加深，通过存储网络新兴技术，有效提高主机通过远程网络访问存储的性能，解决通信协议带来的存储性能损失问题。

计算平台统一调度方面，主要通过跨计算架构的统一编程框架来实现，通过时间或空间的切分和复用，以及虚拟化、算力网络等技术，实现硬件资源池化重构。英特尔推出跨架构编程工具oneAPI，旨在简化跨架构之间的编程，可以与英特尔自身设备及其他厂商的芯片配合使用，以优化工作负载，为异构计算提供了统一和简化的应用程序开发编程模型。

算效逐步提升，区域绿色算力发展成效将显现

通过报告提出的绿色算力ELII框架，可知区域绿色算力发展成效与算力规模、算效、碳排放因子、PUE等关键因素密切相关。

王志勤指出，AI大模型及AIGC应用双重爆发，算力规模CP激增，为区域绿色算力发展带来挑战。据工信部统计数据显示，我国算力规模年增长率近30%，截至2022年底，我国算力总规模达到180EFLOPS，位列全球第二。但从应用需求看，算力领域的缺口仍然不小，尤其是以AI大模型与AIGC为代表的AI技术实现突破性演进，带来全球算力市场需求的高速上涨。

计算软硬件架构持续协同优化，未来需要新一代半导体芯片、量子计算技术突破，从而极大提升算效CE。随着摩尔定律发展逐渐接近物理和经济极限，追逐高主频和CPU性能等架构设计遭遇“功耗墙”、“内存墙”的限制，以摩尔定律为驱动、硬件能力提升为主导的固有升级路径已经临近天花板，底层软硬件架构计算的创新模式由单点突破逐步向端到端优化演进。不仅如此，半导体新体系及其微电子等多功能器件技术也在更新迭代，业界将目光开始转向拥有小体积、低功耗等优势的第四代半导体。此外，新的计算范式也在酝酿中，量子计算的算力指数级远超越传统电子计算，业界已认识到量子计算对人类社会的巨大影响，当前许多国家都在开展量子计算研究。

随着可再生能源对化石能源的替代，数据中心可再生能源占比向着100%发力，碳排因子CEF在持续降低，力争在能源层面实现零碳排。2022年11月，国家发改委、国家统计局和国家能源局联合发布的《关于进一步做好新增可再生能源消费不纳入能源消费总量控制有关工作的通知》，明确“新增可再生能源电力消费量不纳入能源消费总量控制”，为数据中心能源层面实现零碳排奠定政策机制基础。

随着液冷技术逐渐开始应用和规模化，PUE在持续降低逼近1，力争在IT设备外实现零碳排。数据中心的用能部分为IT设备、制冷系统、供配电系统、照明及其它。制冷是IT设备之外的最大耗能源。以PUE为1.5的数据中心为例，其IT设备耗能约占67%，制冷系统约占27%，供配电系统约占5%，照明及其它约占1%。减少制冷能耗，是降低PUE的主要途径。液冷、间接蒸发冷、全变频氟泵等先进技术正逐步应用于数据中心，均可有效减少数据中心制冷方面的用电，提升制冷效率，助力PUE值持续降低。

王志勤表示，当前算力规模爆炸式增长，带来算力能耗的急剧增长，不过随着PUE稳步下降，算效短期内逐步提升，以及可再生能源利用率稳步提升后碳排因子降低，区域绿色算力发展成效将显现，绿色算力技术产品将有力支撑算力领域节能降碳。

预计到2030年，液冷技术规模落地后PUE接近1，单位能耗碳排放随着绿电在电网中占比不断提高将有所下降。此外，算力规模进入稳步增长阶段，区域绿色算力碳排将放缓并达到顶峰。

会上，王志勤提出建议多措并举推进绿色算力发展：一是顶层保障，健全绿色算力一体化发展机制；二是创新先行，加速绿色算力核心技术研发；三是行业发力，构筑绿色算力产业协同生态；四是引导布局，强化绿色算力与东数西算协同；应用赋能，推进绿色算力赋能千行百业。

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