數(shù)據(jù)中心對(duì)液冷的需求正在快速演變，廠商也在積極應(yīng)對(duì)。
▌Nvidia 的高功耗 AI 芯片推動(dòng)液冷技術(shù)前進(jìn)
Nvidia 最新的 H100 芯片在 SXM 插座上運(yùn)行時(shí)功耗高達(dá) 700 瓦，而在 PCI-E 配置下功耗仍然高達(dá) 400 瓦。因此，2024 年成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)普遍關(guān)注液冷技術(shù)的一年，也就不足為奇。
AI 的爆炸式增長(zhǎng)迫使數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商跳出傳統(tǒng)的空氣冷卻方案，尋找更加高效的冷卻方式，以保持 IT 系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
▌液冷解決方案迎來(lái)突破性發(fā)展
在 AI 計(jì)算需求激增的背景下，數(shù)據(jù)中心業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商不得不為全新的綠色數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)液冷系統(tǒng)，同時(shí)還要考慮現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的改造和升級(jí)。
目前，這些計(jì)算負(fù)載的需求似乎仍在不斷增長(zhǎng)，無(wú)論是在功耗、冷卻、帶寬 還是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面。例如，Nvidia 即將推出的 Blackwell 系列 GPU 進(jìn)一步提升了功耗需求：
?B200 GPU 的功耗預(yù)計(jì)可達(dá) 1,200W
?GB200（由兩個(gè) B200 GPU 及 Grace CPU 組成）甚至可能達(dá)到 2,700W
這一變化意味著，單一GPU代際功耗增長(zhǎng)高達(dá) 300%，充分反映了 AI 計(jì)算系統(tǒng)不斷攀升的能源需求。
▌液冷市場(chǎng)增長(zhǎng)迅猛，預(yù)計(jì) 2028 年將達(dá) 168 億美元
液冷市場(chǎng)正在迎來(lái)高速發(fā)展，分析機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì) 數(shù)據(jù)中心冷卻市場(chǎng)將在 2028 年達(dá)到 168 億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）高達(dá) 25%，其中液冷技術(shù)是最大推動(dòng)力。
隨著 AI 計(jì)算負(fù)載的不斷擴(kuò)大，超高密度 AI 機(jī)柜正逐漸成為現(xiàn)實(shí)。這些機(jī)柜的功耗可高達(dá)100kW，其內(nèi)部設(shè)備價(jià)值可能超過(guò) 1,000 萬(wàn)美元/機(jī)柜，通常依賴于直觸式液冷或浸沒(méi)式液冷。這種轉(zhuǎn)變帶來(lái)了供電、空間和冷卻等方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，以適應(yīng)前所未有的計(jì)算負(fù)載。
在確定 AI 計(jì)算冷卻策略之前，業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商必須評(píng)估廣泛的工程因素，不僅要考慮供應(yīng)鏈限制，還要兼顧長(zhǎng)期的企業(yè) ESG（環(huán)境、社會(huì)、治理）和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。
▌直觸式液冷 vs. 浸沒(méi)式液冷：誰(shuí)將主導(dǎo)市場(chǎng)？
在眾多液冷解決方案中，冷板技術(shù)和直觸式液冷似乎最受歡迎。
?直觸式液冷，特別是冷板液冷，因其在高密度計(jì)算環(huán)境中的高效性及與現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性，成為最常見(jiàn)的選擇。
?對(duì)于新建數(shù)據(jù)中心，浸沒(méi)式液冷部署可能會(huì)增加，采用單相或兩相冷卻技術(shù)。
▌廠商推動(dòng)液冷技術(shù)創(chuàng)新
自 2022 年底以來(lái)，液冷廠商一直在努力平衡創(chuàng)新與風(fēng)險(xiǎn)管理，并推出了新方案，一些方案甚至模糊了直觸式液冷與浸沒(méi)式液冷的界限。
1. Accelsius NeuCool 兩相直觸式液冷
2024 年 4 月，Accelsius 推出了 NeuCool 兩相直觸式液冷解決方案，其工作原理如下：
?采用介電制冷劑，在吸收高功率 CPU/GPU 的熱量時(shí)蒸發(fā)，形成冷卻循環(huán)。
?蒸汽隨后被冷凝并重新循環(huán)，從而形成高效冷卻回路。
?該系統(tǒng)可支持單個(gè)插座高達(dá) 2,200W，并能為 100kW 機(jī)柜 提供冷卻。
?還能用于老舊空氣冷卻設(shè)備的升級(jí)，其專利 CPU/GPU “蒸發(fā)器”可直接替代傳統(tǒng)散熱器，無(wú)需更改設(shè)備結(jié)構(gòu)。
?可選水冷或無(wú)水冷設(shè)計(jì)，具有模塊化結(jié)構(gòu)，適用于邊緣計(jì)算到超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的不同需求。
2. Chilldyne 直觸式液冷：真空防泄漏技術(shù)
Chilldyne 推出了一個(gè)創(chuàng)新性的直觸式液冷方案，可有效防止泄漏。
?該系統(tǒng)通過(guò)真空吸力使冷卻液在 CPU/GPU冷板之間流動(dòng)。
?如果冷卻管破裂，真空系統(tǒng)會(huì)防止液體泄漏，并自動(dòng)吸入空氣，確保冷卻液不會(huì)外溢。
?該系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測(cè)壓力變化，一旦發(fā)生異常會(huì)向運(yùn)營(yíng)商發(fā)出警報(bào)。
?在某些配置下，該系統(tǒng)可以隔離受影響區(qū)域，以最小化對(duì)其他組件的影響。
?2024 年 7 月，Chilldyne 進(jìn)一步推出了即插即用（Plug-and-Play）液冷入門套件，支持 150kW 機(jī)柜冷卻，為數(shù)據(jù)中心現(xiàn)代化改造提供便捷解決方案。
3. Asperitas、LiquidStack、Submer：押注浸沒(méi)式液冷
一些廠商則將目光投向新建數(shù)據(jù)中心，如 Asperitas、LiquidStack 和 Submer，他們專注于浸沒(méi)式液冷 方案。
?浸沒(méi)式液冷采用單相或兩相技術(shù)，即將服務(wù)器完全浸入介電液體，通過(guò)液體高效傳熱將熱量帶走。
?優(yōu)點(diǎn)：冷卻效率極高，適用于超高密度計(jì)算負(fù)載。
?挑戰(zhàn)：需要重新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，與現(xiàn)有空氣冷卻系統(tǒng)兼容性較低。
▌液冷普及的挑戰(zhàn)
盡管液冷具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，但它仍面臨幾個(gè)主要阻礙因素：
1.前期投資高：無(wú)論是改造舊數(shù)據(jù)中心還是新建數(shù)據(jù)中心，液冷方案的設(shè)備投入成本較大。
2.低密度數(shù)據(jù)中心難以推廣：對(duì) AI 或 HPC 需求不高 的數(shù)據(jù)中心，仍然可以依賴空氣冷卻，無(wú)需升級(jí)液冷系統(tǒng)。
3.缺乏標(biāo)準(zhǔn)化：液冷系統(tǒng)的管路、分配單元（CDU）、儲(chǔ)液罐等組件不同廠商間缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致兼容性問(wèn)題。
4.監(jiān)管與可持續(xù)性壓力：某些冷卻液對(duì)環(huán)境影響較大，需要特殊處理和回收，增加了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。
▌未來(lái)展望：液冷市場(chǎng)仍有巨大增長(zhǎng)空間
盡管面臨挑戰(zhàn)，液冷市場(chǎng)仍然擁有廣闊的增長(zhǎng)潛力。隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)，以及廠商不斷創(chuàng)新以降低風(fēng)險(xiǎn)，液冷的應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大。
畢竟，物理定律不會(huì)改變：每增加 1W 功率，就需要移除 1W 熱量。
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