数据中心，成本高得惊人

本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）编译自cnet

到2035年，数据中心将占美国电力需求的9%。

外观上看，这栋位于新泽西州皮斯卡塔韦的不起眼的建筑，就像一间标准的公司办公室，周围环绕着一排排雷同的建筑。即使笔者挂着访客证穿过第二道双开门，仍然感觉很快就会看到格子间、饮水机和轻松的办公室聊天。

相反，它是一个又一个灯火通明的服务器大厅，每个服务器大厅的特点略有不同，但都有一个共同点——电源持续发出嗡嗡声。

我首先看到的区域是白色的瓷砖地板和一排排7英尺高的服务器机架，它们被黑色的金属笼子保护着。在笼子里，我感觉到凉爽的空气从地板涌向服务器，以防止服务器过热。风把导游的声音吹得闷住了，我不得不大声喊才能让他听清。

建筑物外面比较安静，但仍然有白噪音，让我想起父母哄新生儿入睡时发出的嗖嗖声。在服务器的背面，我看到数百条连接着的电线：蓝色、红色、黑色、黄色、橙色、绿色。远处的一台服务器上，绿灯闪烁。这些机器，几十台，正在消耗着电力。这座建筑总共可以支持高达3兆瓦的电力。

这是一个数据中心。类似的设施在美国越来越普遍，它们庇护着那些让我们的在线生活不仅成为可能，而且几乎无缝衔接的机器。数据中心存储着我们的照片和视频，播放着我们的Netflix节目，处理着金融交易等等。我正在参观的这家数据中心由一家名为DataBank的公司所有，规模不大。而那些乘着人工智能快速发展的浪潮，陆续在美国各地郊区社区和旧农田中建立起来的数据中心，规模却十分庞大。

这是一场基于生成式人工智能的建设热潮。2022年末，OpenAI推出了ChatGPT，两个月内就拥有了约1亿用户，并引发了各大科技巨头和众多初创企业的疯狂争夺。如今，ChatGPT每周拥有近7亿活跃用户，并拥有500万付费商业用户。我们被聊天机器人、图像生成器以及关于超级智能即将在不久的将来出现的猜测所淹没。从银行业务、购物到教育和语言学习，人工智能正融入我们的日常生活。

亚马逊、苹果、谷歌、Meta、微软和 OpenAI 都在投入巨资推动这一增长。英伟达的芯片是人工智能数据中心发展的关键驱动力，该公司已承诺向OpenAI 投资1000亿美元，在未来几年内建设至少10千兆瓦的人工智能基础设施。

特朗普政府也明确表示，希望美国引领全球人工智能创新。

“我们需要建设和维护庞大的人工智能基础设施，以及为其提供动力的能源，”白宫在7月份一份名为《美国人工智能行动计划》的文件中表示。该文件呼吁简化建筑许可流程，并取消环境法规。“

Meta 首席执行官马克·扎克伯格 (Mark Zuckerberg) 一直致力于建设，而且是大规模建设。他一直在宣传公司在路易斯安那州建立人工智能数据中心的计划，该中心的昵称是 Hyperion，规模将足以覆盖“曼哈顿很大一部分的面积”。

所有这些加起来，对电力和水的需求巨大，这些新数据中心的运行和冷却都离不开这些资源。生成式人工智能需要耗能密集地训练大型语言模型，才能实现其令人印象深刻的计算能力。与此同时，单个ChatGPT 查询消耗的能源是标准谷歌搜索的 10 倍，而且每天有数百万条查询——不仅来自 ChatGPT，还来自 Anthropic 的 Claude、谷歌的 Gemini 和微软的 Copilot 等公司——这给美国电网和当地供水系统带来了惊人的压力。

卡内基梅隆大学海因茨学院管理科学与信息系统教授拉玛雅·克里希南 (Ramayya Krishnan) 表示：“数据中心是人工智能生产流程及其部署的关键环节。可以把它们想象成人工智能工厂。”

大型科技公司对其推动人工智能数据中心的批评非常敏感。今年8月，谷歌发表了一篇技术论文，称 Gemini的单次查询能耗效率 正在提升，其环境影响也在改善。

然而，随着数据中心规模和数量的增长，往往会彻底改变周围的景观，随之而来的问题也来了：这些数据中心对所在社区和城镇有何影响？它们会对当地经济产生什么影响？还是会对电网和环境造成危险的压力？

在全国各地社区的边缘，有时甚至是纽约等城市的中心，大型人工智能数据中心正在涌现。

例如，Meta 正在投资 100 亿美元建设其占地 400 万平方英尺的 Hyperion 数据中心，计划于 2030 年投入使用。宾夕法尼亚州很可能即将迎来一场建筑热潮。今年 7 月，在匹兹堡举行的一次能源峰会上，开发商宣布将为该州的人工智能投资高达 900 亿美元，其中包括谷歌的250 亿美元投资。

或许最雄心勃勃的项目正在一家名为“星际之门”的新公司的支持下展开，该公司得到了OpenAI、甲骨文、软银等公司的支持。今年1月下旬，在特朗普宣誓就任第二任总统的当天，OpenAI宣布“星际之门”将在未来四年内向人工智能基础设施投资5000亿美元。

在早期困境的报道中，星际之门早期的标志性设施是位于得克萨斯州阿比林的一座正在建设中的大型数据中心。OpenAI 在 7 月份表示，甲骨文已经交付了首批 Nvidia GB200 机架，这些机架将用于“运行早期训练和推理工作负载”。《研发世界》杂志报道称，这座占地 875 英亩的数据中心最终将需要 1.2 吉瓦的电力，相当于为 75 万户家庭供电。

据新能源财经（BloombergNEF）报道，目前，亚马逊网络服务（AWS）、谷歌、Meta 和微软四大科技巨头控制着美国 42% 的数据中心容量。人工智能数据中心的巨额投入已成为美国经济的主要贡献者之一。这四家公司最近几个季度在人工智能基础设施上的投入已近1000 亿美元，其中微软仅在本财年就在人工智能基础设施上投资了超过 800 亿美元。

并非所有美国数据中心都处理人工智能工作负载——例如，谷歌的数据中心不仅支持人工智能，还支持谷歌云、地图、搜索和 YouTube 等服务——但这些数据中心所需的能源可能比小城镇还要多。美国能源部 7 月份的一份报告称，人工智能数据中心尤其成为“电力需求增长的关键驱动力”。

根据Frontier Group、美国环境研究与政策中心和美国PIRG教育基金的报告，从2021年到2024年，美国的数据中心数量几乎翻了一番。美国国家电信和信息管理局（NTIA）的数据显示，预计至少到2030年，美国对数据中心的需求将以每年9%的速度增长。到2035年，美国数据中心的电力需求预计将比现在翻一番。

换个角度来看，微软总裁布拉德·史密斯今年5月在参议院商务委员会发表讲话时表示，公司估计“未来十年，美国将需要招募和培训50万名新电工，以满足该国日益增长的电力需求”。

人工智能公司发展速度很快，但他们也希望能够更快。史密斯在商务委员会听证会上感叹，美国政府需要“简化联邦审批流程，以加速发展”。

这正是特朗普政府正在做的事情。其人工智能行动计划承认美国需要“大幅提升能源生产能力”，并规划了快速实现这一目标的路径。该计划的建议包括制定有利于数据中心的监管豁免条款、加快许可证审批速度，以及减少《清洁水法》和《清洁空气法》下的监管。

已经采取的第一步是：特朗普政府撤销了拜登政府的一项行政命令，该命令概述了确保人工智能开发和使用符合道德和负责任的必要性，以减少“施加的繁重规则”。

今年年初，琼·埃克（June Ejk）创建了一个名为“关心克利夫顿市民”的Facebook主页，让她的邻居们了解宾夕法尼亚州克利夫顿镇的动态。现在，她的主要工作是阻止一个拟建的1.5吉瓦数据中心园区落户这个她已经居住了19年的地区。

据Ejk和当地媒体报道，位于里奇派克路1778号的开发商计划在横跨克利夫顿镇和卡温顿镇的1000英亩土地上建造一个包含34栋建筑的数据中心园区。Ejk表示，这1000英亩土地涵盖了利哈伊河和咆哮溪两大流域。她还补充说，开发商的律师表示，每栋建筑都将配备独立的水井来供应所需的水。

“克利夫顿的每个人都有井，所以他们担心的是蓄水层的枯竭，因为如果还要打34口井，那就得把所有人的井都抽干，”埃克说。“到时候他们该怎么办？”

埃克是一名退休的学校校长，曾任克利夫顿镇主管，她表示，她对数据中心园区最担心的问题包括环境因素、对该地区水质或水资源枯竭的影响，以及对居住在那里的居民的负面影响。

她的担忧与其他居住在数据中心附近的居民的经历如出一辙。据《纽约时报》7月份的一篇文章报道，佐治亚州社交圈（Social Circle）的Meta数据中心开工建设后，居民们表示，水井开始干涸，导致水源中断。

Ejk 希望停止建设的数据中心尚未获得批准——开发商必须先修改分区条例并获得批准才能继续推进——但卡温顿镇已对该项目表现出浓厚的兴趣。Ejk 制作并分发了一份“拒绝在我们社区建设数据中心”的传单，呼吁她的同胞们参加每月一次的监事会会议，讨论这一话题。

“我担心我留给孙辈们的世界会是什么样的，”艾克说。“它既不安全，也不美好，而且我们正在向这些大公司出卖自己。你知道，这不是他们的后院，而是我的后院。”

如果其中一个或两个镇决定推进该项目，Ejk 不会就此止步。

她说：“我要告诉居民们现在就对你们的水井进行检测，因为如果数据中心建成后水质发生变化，你们就必须知道发生了哪些变化。”

在路易斯安那州，一些居民对Meta 公司计划在里奇兰县建立数据中心表示欢迎，扎克伯格表示该中心将覆盖曼哈顿的大部分地区。但朱莉·里士满·索尔等人则认为，这可能会损害整个州的利益。

该设施将位于雷维尔镇（人口约3,300 人）和德里镇（人口 2,500 人）之间。

“这2250英亩的农田永远都无法耕种了，”路易斯安那州中部的注册护士索尔告诉我。“这当然是我的担忧，为了我的孩子和我的孙子们将来的生活。”她还认为，工作发展（数据中心的一个关键卖点）往往被高估了。

“我们的立法者宣传说，‘嘿，我们正在创造就业机会’，这听起来很棒。‘我们正在引进产业’，这听起来很棒，但我读得越多，就越觉得最多只能创造 500 个工作岗位，”索尔说，他将这个数字与一家中型医院进行了比较。

OpenAI 的 4.5 千兆瓦星际之门数据中心正在得克萨斯州阿比林建设中。

路易斯安那州经济发展局（Louisiana Economic Development）预计，该数据中心将为该地区带来500个“直接”就业岗位（即永久性就业岗位），以及1000个“间接”就业岗位，并在高峰期带来5000个建筑和临时就业岗位。目前尚不清楚这些建筑岗位是分配给当地人，还是分配给从其他地方临时引进的工人。与此同时，OpenAI 表示，如果星际之门数据中心在美国的建设能够顺利进行，其容量将达到4.5GW，届时将创造10万个就业岗位，“涵盖建筑和运营岗位”。但 OpenAI 也承认，这些建筑岗位将是“短期”的。

“我觉得这还不值得出卖灵魂，”索尔说。“他们只兜售积极的一面，却没有告诉公众消极的一面，这是事实。”她认为，最终这些数据中心的选址决定应该由全州公众投票决定。

目前，美国有超过5,000 个数据中心。虽然没有哪个州完全没有这些计算设施，但弗吉尼亚州等一些州却对它们产生了浓厚的兴趣。仅弗吉尼亚州阿什本就拥有全州 500 多个数据中心中的 140 个，因此该地区被称为“数据中心巷”。

与此同时，得克萨斯州和加利福尼亚州各有300 多个。

弗吉尼亚州凭借税收优惠、光纤基础设施和高技能劳动力，对数据中心极具吸引力。其他州也在积极尝试通过提供激励措施来吸引数据中心。但人们对这些税收优惠以及最终由谁来买单的担忧日益加剧。

“超过20个州正在为数据中心提供税收减免，以鼓励它们落户本州，” Frontier Group的政策分析师昆汀·古德告诉我。“因此，数据中心通常会获得一些税收减免，例如其数据中心所需所有设备的销售税，而这些税收减免的成本最终还是要由纳税人来承担。”

无论位于何处，所有数据中心都需要大量电力。根据国际能源署的数据，2024 年美国占全球数据中心电力消耗的最大份额，为 45%。

特朗普政府强调需要加强电网建设，以支持即将到来的数据中心浪潮。总统甚至宣布目前情况已进入国家能源紧急状态。

4 月份的一项行政命令写道：“受人工智能数据中心扩张和国内制造业增长等技术快速进步的推动，美国正经历着前所未有的电力需求激增。”

为了解决这个问题，美国政府希望利用所有可用的电源，密切监控美国电力供应并遵循新的人工智能行动计划。

古德说：“我们（之前）的电力需求增长非常稳定，大约为 2% 或 3%，但随着最近数据中心的蓬勃发展以及家庭和汽车等其他事物的电气化，（预计）电力需求开始急剧上升。”

7 月份，能源部发布的 一份报告警告称，由于人工智能需求不断增加，国家电网必须更新，以确保电网可靠性。报告称：“如果不进行干预，美国国家电力系统就不可能满足人工智能的增长需求，同时维持可靠的电网并为我们的公民保持较低的能源成本。”

人工智能的发展以及对更多数据中心的需求正在迅速增加美国电网的压力。北美电力可靠性公司（North American Electric Reliability Corporation）发布的《2025年可靠性状况报告》发现，这种压力正在导致“系统稳定性下降”。美国电网建于20世纪60年代和70年代，其设计并非为了应对人工智能带来的能源拉动。

到2023 年底，美国电网（支持从家庭照明和空调到大型工业过程的所有电力需求）可处理约 1,189 千兆瓦的电力。 例如，Meta 的 Hyperion 核电站的发电量将达到 2 千兆瓦，即 2000 兆瓦。这比 DataBank 的 EWR2 核电站的电力需求大约高出 30 倍。

“我们看到的新数据中心只是规模上的差异，”NERC可靠性评估和性能分析主管约翰·莫拉告诉我。“过去十年，我们见过的最大数据中心大概是几百兆瓦。现在我们看到的互连请求是一到两千兆瓦，或者，我记得我听说过5000兆瓦的请求，这确实改变了系统规划的基本原则。”

平价能源联盟(Alliance for Affordable Energy）正在挑战Meta 公司在路易斯安那州的数据中心，称其为“耗电大户”，同时挑战安特吉路易斯安那公司 (Entergy Louisiana) 为该数据中心建造三座天然气发电厂的计划。该组织援引专家证词，警告称，这可能会给路易斯安那州的电网带来巨大负担，并给当地居民带来高昂的成本。

“谁来支付数据中心所需的升级费用，这并非黑白分明，”古德说道，并补充说，公用事业公司有义务为所有客户提供服务。“如果有客户进入他们的服务区，他们就必须满足该客户的电力需求。”

因此，无论数据中心规模大小，只要获准在任何城镇建设，公用事业公司就必须提供所需的电力。大型客户迁入该地区也可能导致“短期能源供应紧张”。

古德说：“这将推高所有公用事业客户的电费价格。”

卡内基梅隆大学和北卡罗来纳州立大学今年6月发布的一项研究表明，由于数据中心需求增长以及加密货币的兴起，到2030年，美国电价平均可能上涨8%。作为数据中心中心的弗吉尼亚州北部，电价可能上涨25%以上。

为了获得更多能源，科技公司正在将核能作为一种可能的解决方案，但莫拉表示，核能至少还需要“几年的时间”。

莫拉说：“未来五年，建设发电设施的选择并不多，因此储能或许能有所帮助，但它并非发电来源。”Meta 表示将于2027 年开始使用核能，而亚马逊和谷歌则希望在 2030 年代的某个时候使用核能。

这些数据中心，尤其是那些支持人工智能的数据中心，其耗水量一直是许多人关注的焦点。数据中心使用水来冷却服务器。科技公司一直试图隐瞒这一情况，但往往以失败告终。

2022年，《俄勒冈人报》要求谷歌提供其位于达尔斯市的数据中心的用水记录，随后该市提起诉讼，要求阻止该报发布这些信息。最终，该报收到了相关信息，披露谷歌数据中心在2021年的用水量高达3.55亿加仑，大约相当于538个奥林匹克标准游泳池的用水量。

《俄勒冈人报》的报道有助于揭示这些数据中心运行所需的自然资源，也许更重要的是，它提出了一个问题：我们的有限资源是否能够满足需求。

根据谷歌2024年环境报告，该公司2023年用水量最大的地点是爱荷华州康瑟尔布拉夫斯，该地拥有两个数据中心，一个建于2007年，另一个建于2012年。2023年，康瑟尔布拉夫斯的数据中心设施从当地供水系统中抽取了13亿加仑水。谷歌在2024年斥资10亿美元扩建该设施，当年的抽水量上升至14亿加仑。

Meta 的 2024 年可持续发展报告并未逐一列出数据中心的用水量，而只是给出了一个总数。2023 年，其全球数据中心耗水量达 13.9 亿加仑。其中近 50% 被永久地从当地水源中移除。2019 年至 2023 年间，Meta 数据中心的取水量增加了约 43%，但其用水量仍远低于谷歌数据中心的整体用水量。

当数据中心消耗水时，大量的水会在冷却过程中蒸发，而剩余的水通常会受到污染，被排入城市的污水处理系统。

两家公司都表示，他们计划到2030年实现“水资源节约”，这意味着他们希望通过水循环、再利用和水补给项目，为社区回馈的水量超过数据中心的消耗量。然而，将水返回到数据中心的原水源并非总是可行。谷歌表示，他们正努力改善该地区的额外水源，恢复湿地，并回收处理过的废水，以减少用水量。

即使大型科技公司在人工智能领域投入巨资，它们也在持续推进其可持续发展目标。例如，亚马逊的目标是到2040年实现净零碳排放。谷歌也有同样的目标，但表示计划提前10年，即到2030年实现这一目标。随着人工智能的快速发展，专家们已无法确定这些气候目标是否能够实现，而碳排放量仍在上升。

古德说：“想要以这样的速度发展人工智能并同时实现气候目标是不相容的。”

路易斯安那州经济发展局的声明中写道，对于其路易斯安那州数据中心，Meta“承诺使用 100% 清洁和可再生能源来满足其电力需求”，并计划“恢复比其消耗更多的水”。

然而，这些承诺仍然存在疑问。美国罗德岛州参议员、参议院环境与公共工程委员会民主党领袖谢尔顿·怀特豪斯在今年5月的正式调查中对Meta和扎克伯格进行了质询，称这些气候承诺“含糊不清”。怀特豪斯表示，他认为Meta将数据中心和天然气发电的需求置于“气候安全”之上。Meta尚未做出回应。

谷歌2025 年环境报告显示，尽管报告中概述了其可持续发展的努力，但 2024 年的碳排放量仍比 2019 年增加了 51%。

DataBank 虽然规模较小，但也制定了与其 65 多个门店相关的可持续发展目标。该公司计划到 2030 年实现净零碳排放。

DataBank 可持续发展主管珍妮·格尔森 (Jenny Gerson) 告诉我，DataBank 通过“采购电网可再生能源”减少了排放，并正在寻找替代柴油的替代燃料来源，包括加氢处理植物油。

“因此，你不是从地下开采出更多的化石燃料并燃烧它们，而是使用碳循环更短的植物来源，并将化石燃料留在地下，”格尔森解释道。

DataBank 还优先考虑减少能源使用，通过在整个数据中心改用 LED 灯泡，优化空气流动以保持服务器周围的冷空气，并使用闭环水系统，“这意味着你只要填充一次环路，里面的水或乙二醇就会保留在那里，你不会消耗更多的水，”她说。

微软目前正在将新数据中心转变为闭环系统。

其他可能的解决方案包括创建灵活的数据中心，这意味着当预计周边社区的能源使用量很高时（例如在热浪期间或恶劣天气来临时），它们可以从电网中获取更少的能源。

Meta 和 Google 是电力研究机构DCFlex 计划的创始成员，该计划旨在提高数据中心的灵活性并帮助电网保持可靠性。

“显然，每个人都想使用互联网，都想使用人工智能，我们需要负责任地去做，”格尔森说。“那么，作为参与者，我们该如何做到这一点呢？其中很大一部分就是确保我们利用可再生能源来实现这一点。”

美国每个州至少有一个数据中心，而且还在不断涌现。如果您现在还不住在附近，那么很有可能很快就会有。

如果你居住的地区不易发生自然灾害，并且拥有丰富的自然资源，例如丰富的水资源或强劲的风力，科技公司可能会将目光投向人工智能工厂的选址。谷歌表示，他们“选址过程非常严格，包括距离客户和用户的距离、当地人才、土地、社区是否乐于与我们合作，以及是否拥有（或是否有潜力引入新的）无碳能源等因素。”

特朗普政府的人工智能行动计划强调，美国需要更多的数据中心、电工和暖通空调技术人员才能赢得人工智能竞赛。

许多正在建设的新数据中心规模庞大，令人目不暇接。当然，也有一些规模较小的数据中心，比如我参观过的位于皮斯卡塔韦的Databank EWR2数据中心——而且数量众多。走廊里一片寂静，强大的计算服务器都隐藏在紧闭的门后，与全国各地繁忙嘈杂的施工现场形成了鲜明对比。

这些较小的数据中心使用的电力和水较少，雇用的员工也少得多，而且它们通常隐藏在显而易见的地方。

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