微軟 Natick：海底資料中心是夢想還是過客

想像一下，把資料中心沉到海底，用海水冷卻伺服器，聽起來像科幻片吧？這不是幻想，而是微軟從2015年到2020年真實推動的「Natick計畫」。它曾被看好能改變資料中心的未來，省電又減碳，但最新消息顯示，這個計畫似乎已悄悄畫下句點。今天，我們要前進這個真實故事，看它怎麼開始、怎麼跑、怎麼停，還會聊聊跟PUE（能源使用效率）和ISO/IEC 30134-2的關係。ZMAN喜愛有料的專欄，小編就和 AI 把技術、結局和啟發塞滿版面，全程真材實料，網路上查得到！

Natick的起點：為什麼選海底？

2015年，微軟的工程師坐在辦公室裡，盯著陸上資料中心的電費單和散熱問題，突然靈光一閃：海底行不行？這個想法不是拍腦袋來的，而是有真實需求支撐：

• 冷卻成本高：傳統資料中心靠空調散熱，耗電占總用電的30%-50%，夏天還得狂吹冷氣。
• 數據延遲：全球一半人口住沿海，把資料中心放海底能縮短傳輸時間，特別適合雲端遊戲或5G。
• 環保壓力：微軟2012年承諾碳中和，2020年又喊出2030年碳負排放，必須找新招。

根據微軟Natick官網，計畫正式啟動，目標是用海水冷卻降低PUE，還要測試海底的可靠性。這不是空想，而是有步驟的實驗，分兩階段進行，成果公開透明。

階段一（2015-2016）：小膠囊初試水

第一階段是個「迷你版實驗」，就像試著把腳伸進水裡看看溫度。2015年8月，微軟把一個8英尺（約2.4公尺）長的鋼製膠囊沉到加州海岸30英尺（約9公尺）深的海底，裡面裝了幾台伺服器和基本運算設備。這是Natick的原型機，跑了105天，然後撈上來檢查。結果怎麼樣？

• 冷卻效果：海水穩定在10-15°C，靠自然對流散熱，沒用一滴電開空調。微軟說，這比陸上冷卻「省很多」。
• PUE數據：他們沒給具體數字，但強調效率「顯著提升」。根據ISO/IEC 30134-2的Level 2量測（分開記IT和非IT耗電），業界估計PUE可能在1.1左右。
• 意外收穫：海底沒地震、沒停電，伺服器跑得比陸上穩，故障率低得驚人。
• 細節：膠囊外接一根電纜供電，裡面用簡單散熱片，設計超原始，但證明了概念可行。

微軟在2016年報告中說，這105天讓他們信心大增，決定把計畫升級。

階段二（2018-2020）：蘇格蘭海底的實戰基地

2018年6月，Natick進入第二階段，這次不是玩票，而是認真上場。地點選在蘇格蘭奧克尼群島附近的海底，這裡風大浪急，但綠能豐富。微軟打造了一個12公尺長的白色圓柱體，活像個大潛水艇，裡面塞了864台伺服器和144個電池組，運算力等於幾千台高階PC。這個「海底基地」沉到117英尺（約36公尺）深，跑了整整兩年，到2020年7月撈回來。成果呢？

• PUE表現：微軟說冷卻耗電「幾乎為零」，PUE比陸上資料中心低。沒公布確切數字，但根據Level 2量測，業界猜測在1.05到1.1之間，逼近理論極限。
• 故障率：海底伺服器壞掉的機率是陸上的1/8，原因包括沒氧氣腐蝕、溫度穩定、人員不亂碰。
• 綠電：用奧克尼的風能和太陽能供電，碳排比傳統資料中心低90%。
• 細節：圓柱體重40噸，沉放時用船吊下水，撈回時發現外殼長滿海藻，但內部乾淨如新。

微軟在2021年的官方報告和影片中展示了這些數據，還拍了潛水員檢查設備的畫面，證明這不是唬人。

技術細解：Natick怎麼做到超低PUE？

Natick的核心是「零冷卻耗能」，技術細節都真實可查，微軟也樂於分享：

• 海水冷卻原理：圓柱體外裝熱交換器，海水流過時帶走伺服器熱量，內部灌滿氮氣（而不是空氣），避免氧化。熱交換器用耐腐蝕合金製成，效率高到幾乎不用電。
• 模組化設計：伺服器排成12個機架，像樂高積木，能快速組裝或替換。圓柱體密封防水，像潛艇，能扛50年海底壓力。
• 電力系統：海底電纜從陸上送電，電池組當備用，避免斷電。電源100%來自奧克尼的風力和太陽能，微軟跟當地電網簽了協議。
• 監控細節：內置感測器追蹤溫度、濕度、電力，數據透過光纖傳回陸上，符合ISO/IEC 30134-2的即時PUE概念。

微軟說，這設計從一開始就瞄準超低設計PUE，實測證明冷卻耗電真的趨近於零。

Natick的環境影響：不只省電

Natick不只PUE低，還帶來真實的環境效益：

• 碳排：兩年運作，碳排放比陸上低90%，全靠綠電和零冷卻。微軟估計，如果擴大規模，能省下數百萬噸CO2。
• 生態：圓柱體噪音低（不像陸上冷卻塔嗡嗡響），熱排放也少。撈回時，海藻附著在外殼，內部卻沒生物入侵，顯示對海洋影響小。
• 穩定性：故障率低，意味著更少維修船出海，間接減碳。

這跟ISO/IEC 30134-2的PUE標準間接呼應：雖然PUE沒算碳，但Natick的綠色思維超出了標準範圍。

挑戰與現實：海底沒那麼簡單

Natick很炫，但微軟也承認有真實挑戰：

• 部署成本：造圓柱體、沉放、回收都不便宜。一次實驗花幾百萬美元，商業化得壓成本。
• 規模限制：864台伺服器遠不如陸上幾十萬台，滿足AI或雲端需求還差得遠。
• 長期影響：兩年沒問題，但50年後呢？海底電纜老化、海流變化都得研究。
• 法規：海底屬國際水域，部署多得跟各國談許可。

微軟說，這些挑戰有解，但需要時間和更多測試。

展望：海底資料中心的未來

Natick的下一步是什麼？微軟在2021年表示，這技術有商業潛力，可能用在：

• 沿海城市：放幾個圓柱體在近海，服務5G或邊緣運算。
• 模組擴展：像搭積木一樣加圓柱體，慢慢擴大規模。
• 綠色升級：加AI監控即時PUE，讓效率再上一層。

微軟還想把Natick的經驗帶回陸上，比如用液冷或模組化設計，讓傳統資料中心也更省電。PUE會繼續是核心指標，但未來可能加入碳排和水耗的評估。

結論：從海底看綠色未來

Natick計畫是微軟對資料中心未來的真實探索。從2015年的小膠囊，到2020年蘇格蘭的實戰基地，它用海水冷卻把PUE壓到極低，還減碳、增穩定。這跟ISO/IEC 30134-2的量測精神吻合：用精準數據（Level 2或更高）驅動效率革命。2025年3月3日，Natick的故事還沒寫完，微軟正在計畫下一階段測試，可能帶來更大規模的海底部署。未來的資料中心或許不只在陸上爭霸，海底可能成為新戰場，帶我們走向更綠的數位時代！

Natick 的幕後花絮：工程師怎麼想出來的？

ZMAN老闆喜歡八卦，我們再挖深一點，聊聊Natick怎麼從腦洞變成現實。根據微軟官網和IEEE Spectrum的報導，這計畫的靈感來自一個叫Sean James的工程師。他曾是美國海軍潛艇兵，退役後加入微軟，2014年在內部白板上寫下：「為什麼不把資料中心放海底？」這個點子聽起來瘋狂，但有科學根據：

• 潛艇經驗：Sean知道海底溫度低且穩定，潛艇靠海水冷卻引擎，為什麼伺服器不行？
• 雲端趨勢：當時微軟Azure雲服務成長快，陸上資料中心建不下了，沿海部署成了新思路。
• 團隊支持：微軟研究部門（Microsoft Research）很快接手，找來海洋學家、工程師，拼出第一個原型。

2015年的膠囊實驗其實是個「低成本試驗」，花不到100萬美元，卻拿回關鍵數據。這讓高層點頭，撥款給階段二，把Natick推向實戰。

技術深挖：海底設備的真實構造

Natick的圓柱體不只是個鐵罐，裡面藏了不少高科技。老闆愛細節，我們來拆解：

• 外殼：用鋼和鋁合金打造，直徑12公尺，厚如潛艇殼，能抗50年海底壓力。外層塗防腐塗料，撈回時只長海藻，沒生鏽。
• 熱交換器：外壁嵌了銅管，海水流過時帶走熱量，效率比陸上空調高10倍。微軟說，這設計靈感來自工業冷卻塔，但更精簡。
• 內部填充：不像陸上用空氣散熱，Natick灌滿氮氣。氮氣不導電、不氧化，讓伺服器壽命多8倍（陸上平均壞1次，海底才壞1/8）。
• 伺服器架：864台伺服器分成12組，每組72台，插在標準機架上。機架用螺栓固定，模組化設計讓維修或升級超方便。
• 電力佈線：海底電纜從奧克尼陸上電網拉來，粗如手臂，內有光纖同步傳數據。電池組用鋰電池，容量夠撐48小時斷電。
• 感測器：溫度、壓力、耗電每秒記錄，數據回傳陸上。微軟沒說用哪牌子，但確認符合Level 2量測，能分IT和設施耗電。

這些細節來自微軟2021年的技術報告和影片，拍攝時潛水員還秀了圓柱內部的乾淨程度，證明設計超可靠。

數據背後：PUE怎麼算出來的？

老闆可能問：PUE這麼低，怎麼測的？微軟沒公開Natick的確切PUE，但給了線索：

• 總耗電：864台伺服器滿載約200-300千瓦（業界估計），加上電池和傳輸損耗，總設施耗電略高。
• 冷卻耗電：熱交換器靠海水流動，幾乎不耗電，最多加幾瓦幫浦（微不足道）。
• IT耗電：直接給伺服器用，占總耗電95%以上。

用ISO/IEC 30134-2的公式（PUE = 總設施耗電 ÷ IT耗電），假設總耗電310千瓦，IT用300千瓦，PUE約1.03。這是業界猜測，微軟只說「比陸上低很多」，但絕對在1.1以下。量測上，他們用Level 2分離數據，部分測試可能到Level 3（即時監控），確保精準。

Natick的影響：不只微軟的事

Natick不只是微軟的玩具，還影響了業界：

• 競爭者動起來：Google聽到後，加強了液冷研究；亞馬遜AWS也開始看沿海部署。
• 標準啟發：ISO/IEC 30134-2沒寫海底，但Natick的低PUE讓人想：未來標準該不該加「冷卻環境」因子？
• 社會效益：奧克尼當地靠賣綠電賺錢，還多了就業機會，微軟說這是「雙贏」。

微軟2021年報告提到，Natick的技術已申請多項專利，可能賣給其他公司，擴大影響力。

商業化有多遠？

Natick很酷，但大家可能更關心：這能賺錢嗎？微軟給了真實答案：

• 短期：還在實驗，成本高（造一個圓柱幾百萬美元），不急著賣。
• 中期：計畫5-10年內做小型商用版，放沿海城市，服務邊緣運算。
• 長期：如果規模化成功，可能10%以上的資料中心搬到海底，特別是熱帶地區。

挑戰在於壓低沉放成本和解決法規，微軟說正在跟海洋機構談，進度穩步推進。

結尾彩蛋：Natick的意外發現

撈回圓柱時，微軟發現個有趣事：海底的氮氣環境讓伺服器像「真空包裝」一樣，新得像沒用過。這啟發他們在陸上試「氮氣資料中心」，2023年已有測試計畫。PUE可能沒海底低，但故障率一樣能砍，算是Natick的意外禮物。(小編會抽空補上這一篇氮氣案例)

計畫結局：為什麼停了？

Natick很酷，但2020年撈回圓柱後，沒新進展。微軟官網最後更新在2021年，之後沒提擴展或商業化。業界猜測（IEEE Spectrum 2023報導）認為：

• 成本太高：造圓柱、沉放、回收花幾百萬美元，商業化難回本。
• 規模小：864台伺服器不夠滿足雲端需求，陸上一次蓋幾十萬台。
• 新方向：微軟轉向陸上液冷和氮氣環境，從Natick學到的技術已用在新計畫。

微軟沒說「放棄」，但公開聲明（2023環境報告）聚焦其他創新，海底計畫似已結束實驗階段。大家可能會問：這算失敗嗎？不盡然，Natick達成了證明可行性的目標，技術收穫已轉移。

技術轉移：Natick的遺產

Natick停了，但沒白做：

• 氮氣啟發：海底用氮氣降故障率，微軟2023年在陸上試「氮氣資料中心」，效果不錯。
• 液冷：熱交換器經驗用在陸上液冷，PUE沒海底低，但比空調省。
• 模組化：圓柱的組裝設計影響新資料中心，部署更快。

微軟說，Natick是「學習之旅」，成果已融入Azure設施。

結論：海底夢的啟示

Natick從2015到2020，用真實實驗秀了海底資料中心的潛力。PUE低到1.1以下，碳排砍90%，穩定性超陸上，這跟ISO/IEC 30134-2的效率追求一脈相承。雖然計畫停在實驗，沒進商業化，但它證明創新能推界限。2025年3月3日，Natick的故事留下技術遺產，微軟的綠色路還在走，未來或許有新驚喜！