智算中心方案
方案概述
智算中心方案是面向人工智能大模型训练、高性能计算、科学计算等前沿应用的新一代数据中心解决方案。该方案采用浸没式液冷、超高功率密度设计、超高速互联等尖端技术，实现PUE<1.15的超低能耗和单机柜200kW的极致功率密度。
智算中心不仅是计算能力的载体，更是AI创新的基础设施平台。通过软硬件协同优化，为千亿参数大模型训练、自动驾驶仿真、新药研发等应用提供强大的算力支撑。
核心配置
GPU集群系统
- 计算节点：128台GPU服务器
- GPU配置：每台8×NVIDIA H100 80GB
- 总算力：20 EFLOPS（FP16）
- 互联带宽：800G InfiniBand
- 存储系统：10PB全闪存阵列
浸没式液冷系统
- 冷却方式：单相/两相浸没
- 冷却介质：合成油/氟化液
- 系统效率：COP>50
- 进液温度：40-60℃
- 流量设计：100-200L/min/机柜
超高速网络
- 计算网络：800G InfiniBand NDR
- 存储网络：200G Ethernet RoCE
- 管理网络：100G Ethernet
- 延迟性能：<0.5μs
- 拓扑结构：Fat-Tree无阻塞
智能调度系统
- 调度引擎：Kubernetes+Slurm
- AI优化：智能资源调度
- 能效管理：动态功耗控制
- 故障预测：机器学习预测
技术亮点
浸没式液冷技术
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│ 密封机柜 │
│ ┌─────────────┐ │
│ │ 冷却介质浸没 │ │
│ │ ┌─────────┐ │ │
│ │ │ GPU服务器│ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ └─────────┘ │ │
│ └─────────────┘ │
│ 循环泵系统 │
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技术优势：
- 散热效率：100倍于风冷
- 静音运行：无风扇噪音
- 超密部署：单机柜200kW
- 寿命延长：器件温度降低20℃
超高密度设计
- 功率密度：200kW/机柜
- 空间效率：10倍传统机房
- 模块化：8机柜为一个计算单元
- 灵活扩容：按需增加计算单元
极致能效
- PUE指标：<1.15（年均）
- 制冷能耗：占总能耗<10%
- 废热回收：>80%热量可回收
- 绿色能源：支持100%可再生能源
智能运维
- 数字孪生：全系统数字镜像
- AI诊断：智能故障诊断
- 预测维护：提前30天预测故障
- 自动化：90%运维任务自动化
设备配置
计算系统
| 设备名称 | 规格参数 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|
| GPU服务器 | 8×H100 80GB | 128台 | 浸没式 |
| CPU服务器 | 2×Xeon Max | 32台 | 控制节点 |
| 登录节点 | 双路EPYC | 4台 | 用户访问 |
| 管理节点 | 双路Xeon | 2台 | 集群管理 |
| 存储节点 | 全闪存100TB | 40台 | 分布式存储 |
液冷系统
| 设备名称 | 规格参数 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 浸没机柜 | 定制化密封 | 128台 | 防爆设计 |
| 换热系统 | 板式换热器 | 16台 | 钛合金材质 |
| 循环泵组 | 变频离心泵 | 8台 | 4+4冗余 |
| 冷却塔 | 干式冷却塔 | 4台 | 节水型 |
| 介质储存 | 100m³储罐 | 2个 | 应急储备 |
| 管路系统 | 不锈钢管路 | 1套 | 全焊接 |
网络系统
| 设备名称 | 规格参数 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|
| InfiniBand交换机 | 800G NDR 640端口 | 16台 | 核心交换 |
| Ethernet交换机 | 200G RoCE 48端口 | 32台 | 接入交换 |
| 光纤配线架 | MPO-16高密度 | 128个 | 配线管理 |
| 光模块 | 800G SR8 | 2048个 | 高速互联 |
| 线缆 | OM4/OM5光纤 | 批量 | 低损耗 |
供电系统
| 设备名称 | 规格参数 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 10kV变压器 | 10000kVA | 2台 | 1+1冗余 |
| HVDC整流柜 | 336V/2MW | 4台 | N+1冗余 |
| 电池系统 | 336V/2000Ah | 4套 | 锂电池 |
| 智能PDU | 400A/336V | 128台 | 精确计量 |
| 谐波治理 | 有源滤波器 | 4套 | 电能质量 |
性能指标
计算性能
| 参数 | 指标 | 说明 |
|---|---|---|
| 总算力 | 20 EFLOPS | FP16峰值 |
| AI算力 | 10 EFLOPS | TF32性能 |
| HPC算力 | 2.5 EFLOPS | FP64性能 |
| 内存容量 | 82TB | HBM3内存 |
| 存储带宽 | 200TB/s | 并行I/O |
网络性能
| 参数 | 指标 | 说明 |
|---|---|---|
| 互联带宽 | 800Gbps | 单链路带宽 |
| 网络延迟 | <0.5μs | 点到点延迟 |
| 拓扑带宽 | 102.4Tbps | 无阻塞带宽 |
| 消息速率 | 10亿msg/s | MPI性能 |
能效指标
| 参数 | 指标 | 说明 |
|---|---|---|
| PUE | <1.15 | 年均PUE |
| WUE | <0.5L/kWh | 水利用率 |
| CUE | >0.95 | 碳利用率 |
| ERE | >0.8 | 能源再利用 |
可靠性指标
| 参数 | 指标 | 说明 |
|---|---|---|
| 可用性 | 99.999% | 年停机<5min |
| MTBF | >500000h | 平均故障间隔 |
| MTTR | <15min | 平均修复时间 |
| RPO/RTO | 0/15min | 数据恢复 |
应用场景
大模型训练
- 模型规模：万亿参数级别
- 训练效率：千亿参数模型7天完成
- 并行策略：数据+模型+流水线并行
- 优化技术：混合精度、梯度压缩
科学计算
- 气候模拟：全球高分辨率气候预测
- 分子动力学：蛋白质折叠模拟
- 流体力学：飞行器气动仿真
- 量子计算：量子化学计算
智能制造
- 数字孪生：工厂全流程仿真
- 质量检测：AI视觉检测
- 工艺优化：机器学习优化
- 预测维护：设备健康管理
生物医药
- 药物发现：AI辅助药物设计
- 基因测序：大规模基因组分析
- 精准医疗：个性化治疗方案 | 疾病诊断 | 医学影像AI诊断 |
实施策略
分期建设
- 一期：32机柜，5EFLOPS算力
- 二期：64机柜，10EFLOPS算力
- 三期：128机柜，20EFLOPS算力
- 预留：50%空间用于未来扩展
模块化部署
- 计算模块：8机柜为一个单元
- 独立运行：每个单元可独立运行
- 快速扩容：增加单元即扩容
- 故障隔离：单元间故障隔离
绿色设计
- 自然冷却：利用自然冷源
- 废热利用：供暖、温室利用
- 绿电直供：光伏、风电直供
- 碳足迹追踪：实时碳排放监测
投资估算
建设投资
| 系统 | 金额（亿元） | 占比 |
|---|---|---|
| 计算设备 | 8.0 | 40% |
| 液冷系统 | 4.0 | 20% |
| 网络系统 | 3.0 | 15% |
| 供电系统 | 2.0 | 10% |
| 基础设施 | 2.0 | 10% |
| 软件系统 | 1.0 | 5% |
| 合计 | 20.0 | 100% |
年运营成本
| 项目 | 金额（万元） | 说明 |
|---|---|---|
| 电费 | 8000 | PUE=1.15 |
| 人工费 | 2000 | 技术团队 |
| 维护费 | 3000 | 设备维护 |
| 介质补充 | 500 | 液冷介质 |
| 合计 | 13500 |
相关技术链接
- 高密度计算方案 - 前代技术方案
- 浸没式液冷 - 核心散热技术
- GPU服务器 - 计算核心设备
- InfiniBand网络 - 高速互联技术
- 全闪存存储 - 高性能存储
- 智能PDU - 精确配电管理
- 数字孪生 - 运维管理平台
更新日志：
- 2026-01-17：创建方案文档，完成基础内容编写