助力 Shell 休斯敦数据中心大幅提升高性能计算能力，同时实现运营净零排放

助力 Shell 休斯敦数据中心大幅提升高性能计算能力，同时实现节能减排

数据中心能够打通供应链、助力协作与创新、保障信息安全，并在维系社会与经济运转方面发挥着日益重要的作用。

与此同时，随着人工智能 (AI)、机器学习和物联网等数据密集型技术的广泛应用，服务器空间需求呈指数级攀升，对现代数据中心的要求也越来越高。
作为能源使用者和供应商，Shell plc（Shell 集团）正直面这些挑战。在管理自身的数据中心时，Shell 信息技术部门清醒意识到，必须在性能、成本与可持续发展目标之间取得平衡。近期，Shell Information Technology International (Shell IT) 发现，Penguin Computing Altus 服务器是帮助休斯顿数据中心高性能计算 (HPC) 集群解决这一平衡难题的关键所在。该服务器基于 AMD EPYC（霄龙）处理器并采用浸入式冷却技术，不仅有助于优化单位成本性能，更能为系统能效带来革命性跃升。

满足日益增长的算力需求

Shell Energy 技术与能源可持续发展合作全球负责人 Sjors van de Rijt 表示：“Shell 集团已设定目标，力求到 2050 年成为净零排放能源企业。在此征程中，我们肩负多重角色。从业务活动来看，我们既是能源生产者和供应者，也是能源使用者，同时还是推动行业变革的合作伙伴。Shell IT 的高性能计算 (HPC) 团队正积极支持所有这些业务活动，为实现这一目标而努力。打造高性能计算基础设施，提升石油与天然气勘探和生产效率，正是 Shell IT 的重要工作内容之一。在算力需求日益增长的同时，我们也在逐步支持各类数字化倡议。例如，我们创新推出电动车 (EV) 充电解决方案，助力社区以更安全、更清洁、更智能的方式实现互联互通。”

数字化解决方案是 Shell 集团业务版图的重要组成部分，也是推动 Shell 自身及客户实现可持续发展目标的核心助力。van de Rijt 指出：“技术发展为构建清洁能源体系带来了全新可能，既能帮助优化现有运营流程，也能让排放量的追踪与报告更趋精准。但是，数字化也意味着数据和工作负载的持续增长，这势必导致能耗上升；而如何应对数字化对系统性能、成本及碳足迹所产生的影响，正是我们 Shell Energy 团队携手客户攻坚的核心课题。”

Shell IT 高性能计算经理 David Baldwin 表示：“Shell 集团需要大量运用数据、数据存储和分析服务，而这些数据随后会进入机器学习与 AI 系统中。一方面，我们会购买和使用云平台、本地服务及数字孪生技术。另一方面，我们通过 Shell Energy 向科技行业推广能源与能效解决方案。由此可见，我们已深度融入价值链的各个环节。”

Baldwin 进一步表示：“我们的应用场景覆盖广泛。在上游业务领域，需要地震数据处理、油气储量勘探及碳捕捉目标测算等应用。此外，Shell IT 还需要为计算化学、流体动力学、油气藏工程、智能电网以及 AI 与机器学习等领域提供技术支持。在所有这些应用场景中，我们都会对系统进行精细化调整，以实现性能与成本效益的双重优化。我们正在部署智能控制、虚拟化软件及人工智能 (AI) 技术，旨在实现工作负载智能化管理，让计算任务分配更均衡，同时充分优化资源利用率。”

Baldwin 补充道：“数十年来，我们公司积累了海量数据。处理这些数据带来了严峻的功耗挑战，特别是随着处理器芯片功率不断提高，这一挑战愈发突出。”

Shell 休斯顿数据中心已 100% 采用由 Shell Energy 北美公司提供的可再生能源供电。对 Shell IT HPC 团队而言，真正的挑战在于如何在提升性能的同时降低电能使用效率 (PUE) 比值。这促使他们升级到 Penguin Computing Altus 服务器，该服务器基于 AMD EPYC（霄龙）处理器并配套采用浸入式冷却技术。Penguin Solutions 首席技术官 Phil Pokorny 表示：“Penguin 在构建和部署大型高性能计算集群领域拥有长达 25 年的深厚经验，我们的集群能够承载要求极为严苛的工作负载。此外，依托与众多技术合作伙伴的深度联动，我们得以在新兴技术整合领域持续领跑，包括整合浸入式冷却等前沿技术。”

解决数据中心冷却问题

Shell IT 早在六年前就开始采用 AMD EPYC（霄龙）处理器。Baldwin 表示：“选择转向 AMD EPYC（霄龙）处理器，是因为我们的大部分应用受限于内存带宽，而 EPYC（霄龙）芯片在这方面具备显著优势。”正是在此期间，Shell IT 将 Penguin Solutions 确定为技术合作伙伴，正式开启合作。“通过与 Penguin 合作，我们能够抢先体验新技术。”

Shell IT 与 Penguin 合作，共同寻求为日益高功耗的处理器提供高效散热解决方案。Baldwin 解释道：“我们的目标是从 CPU 获取超高内存带宽。所以，我们始终优选性能顶尖或次一级的处理器。仅在过去六年，我们的处理器功耗就从 140 瓦跃升至 360 瓦。这导致传统风冷技术无法再满足散热需求。我们曾采用直接芯片液冷技术，但后来又意识到需要进一步升级为浸入式冷却技术。在性能提升、效率优化与可持续发展的道路上，我们一直在不断突破既有边界。”

Baldwin 表示：“在采用直接芯片液冷技术时，它能带走服务器约三分之二的热量，这些热量主要来自 CPU。然而，剩余三分之一的热量仍需依赖风冷消散，但这种方式能效较低。随着内存与网络带宽逐步提升，功耗需求也在不断增加。存储设备的功耗也同样如此。采用浸入式冷却技术后，服务器的所有部件都浸没在绝缘（介电）冷却液中；这种冷却液的吸热能力远超空气，达到了空气的 1000 倍以上，因此能够更高效地处理服务器所产生的热量。”

Shell IT 在新建的休斯顿数据中心部署了 864 台双路服务器系统，这些系统基于 96 核第四代 AMD EPYC（霄龙）9654 CPU，因此总计共有 1728 个处理器和 165888 个核心。Baldwin 表示：“与第三代 AMD 芯片相比，第四代芯片实现了质的飞跃。第四代芯片具有更强大的功能，还有更多的核心和内存。我们的投资取得了更大的回报。”但是，这一升级也让高效散热的需求愈发突出。“随着芯片核心增多、功率提升，我们数据中心机架的整体功耗也随之攀升。风冷式机架的功率约为 30 千瓦。采用直接芯片液冷技术时，每个机架的功率约为 60 千瓦；而部署新型浸入式冷却服务器后，每个机架的功率可达到近 100 千瓦。”

浸入式冷却技术带来的性能优势

Baldwin 称：“大约两年前，我们首次为 Shell 阿姆斯特丹数据中心的高性能计算集群部署浸入式冷却技术。阿姆斯特丹与休斯顿数据中心均采用 Shell 专有的浸入式冷却液，但休斯顿数据中心的最新部署不仅规模显著更大，同时还能依托 Shell Energy 提供的可再生能源与智能化能源管理解决方案释放更大优势。”Shell Lubricants 是数据中心浸入式冷却液这一新兴领域的开拓者。Shell Lubricants 与 Shell Energy 携手合作，通过这些数据中心部署项目，展示如何通过全面集成、高度优化、灵活扩展的解决方案满足企业级 HPC 需求。van de Rijt 指出：“在数据托管与能源需求方面，Shell 自身面临的挑战与客户所遇到的挑战高度相似。正是这一独特处境，让我们能够凭借切身实践经验，为科技行业及其他领域的领军企业提供支持，帮助他们找到契合需求的产品与服务，最终助其实现业务目标与可持续发展目标。”

尽管每个机架的整体功耗有所上升，但 AMD EPYC（霄龙）处理器具备显著的核心密度优势，因此能效表现远胜于风冷式解决方案。若采用风冷式服务器，要达到同等性能，数据中心必须占用更大的物理空间。Baldwin 表示：“数据中心空间越大，空气管理就越困难，最终难免出现局部热点问题。此外，还会面临网络挑战。如果将所有计算机分散摆放，就需要铺设更多光纤线缆，而这会产生极高成本。借助浸入式冷却技术，我们能够在功耗密度更大、占地面积更小的空间内整合更多计算节点。”

Baldwin 补充道：“作为数据中心运营商，我们坚信浸入式冷却是未来的发展方向。Penguin Solutions 与 AMD 通力合作，帮助我们完成技术整合，推动 Shell IT 实现业务目标与可持续发展目标。AMD EPYC（霄龙）CPU 的价格、性能和内存带宽都能完全满足我们的需求，为我们提供了巨大的价值。”