數(shù)據(jù)中心行業(yè)步入2025年,迎來(lái)了一個(gè)歷史性的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這一年的重要性不僅體現(xiàn)在多份政策文件的聚焦上,如《關(guān)于加快構(gòu)建全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》與《信息通信行業(yè)綠色低碳發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2022-2025年)》的明確規(guī)定,還體現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)技術(shù)變革的加速推進(jìn)。
移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合發(fā)布的《電信運(yùn)營(yíng)商液冷技術(shù)白皮書(shū)》中,明確提出了2025年液冷技術(shù)的規(guī)?;瘧?yīng)用目標(biāo),即50%以上的項(xiàng)目將采用液冷技術(shù),旨在推動(dòng)數(shù)據(jù)中心行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、生態(tài)完善、成本最優(yōu)和規(guī)模應(yīng)用。《上海市智能算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展 “算力浦江”智算行動(dòng)實(shí)施方案(2024—2025年)》也強(qiáng)調(diào)了到2025年,上海市新建智算中心的PUE值需達(dá)到1.25以下,存量改造智算中心的PUE值需達(dá)到1.4以下,且智算中心內(nèi)綠色能源使用占比超過(guò)20%,液冷機(jī)柜數(shù)量占比超過(guò)50%。
市場(chǎng)方面,中信證券的研究報(bào)告指出,數(shù)據(jù)中心算力提升和能耗降低的雙重需求,將加速液冷技術(shù)替代風(fēng)冷技術(shù),成為數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)的新方向。液冷技術(shù)的四大優(yōu)勢(shì)——低碳、降本、高密、可靠,正使其成為數(shù)據(jù)中心供冷系統(tǒng)的熱門選擇。
近年來(lái),特別是ChatGPT的問(wèn)世,帶動(dòng)了算力需求的激增,機(jī)柜功率逐年攀升。以英偉達(dá)發(fā)布的Blackwell GB200 GPU異構(gòu)計(jì)算為例,其單機(jī)柜功耗高達(dá)120kW,遠(yuǎn)超傳統(tǒng)CPU通用計(jì)算單機(jī)柜的功耗。這一趨勢(shì)對(duì)數(shù)據(jù)中心供冷系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn),而液冷技術(shù)的應(yīng)用,則能在確保服務(wù)器穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí),有效降低供冷電力消耗。
與傳統(tǒng)供冷模式相比,液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用具有四大顯著優(yōu)勢(shì)。首先,液冷技術(shù)能顯著降低供冷電力消耗,縮減運(yùn)營(yíng)費(fèi)用,減少碳排放。據(jù)綠色云圖運(yùn)營(yíng)總監(jiān)徐明微介紹,應(yīng)用液冷技術(shù)相比風(fēng)冷可節(jié)能30%,減少30%的碳排放。其次,液冷技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高密度部署的最佳路徑,能夠大幅提升機(jī)柜部署密度,降低數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸成本。第三,液冷技術(shù)能達(dá)到“靜音”機(jī)房的效果,大幅降低機(jī)房噪音。最后,液冷技術(shù)能有效降低服務(wù)器的故障率,保證設(shè)備在高溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。
在成本方面,隨著技術(shù)成熟度和產(chǎn)業(yè)鏈成熟度的提高,液冷技術(shù)的單千瓦成本已經(jīng)與傳統(tǒng)風(fēng)冷成本相近,甚至在某些場(chǎng)景下更低。目前,常見(jiàn)的風(fēng)冷解決方案單千瓦成本在1.8萬(wàn)至2萬(wàn)之間,而應(yīng)用液冷的解決方案成本基本可控制在2萬(wàn)以內(nèi)。
液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用主要有兩大技術(shù)路徑:浸沒(méi)式和冷板式。冷板式液冷因?qū)?shù)據(jù)中心與服務(wù)器架構(gòu)的改造程度小、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度高、部件更換運(yùn)維便捷、初期投資較低等優(yōu)勢(shì),市場(chǎng)占有率更高。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示,2023年上半年,中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)中,冷板式占比達(dá)90%。然而,隨著芯片功率的不斷提升,冷板式液冷的散熱能力逐漸接近極限,浸沒(méi)式液冷的優(yōu)勢(shì)愈發(fā)凸顯。
盡管液冷技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì),但在實(shí)際應(yīng)用部署上,兼顧成本與性能的最佳路徑將是風(fēng)液混合模式。對(duì)于功耗較大的服務(wù)器,采用液冷技術(shù)以提升機(jī)柜密度、降低碳排放;而對(duì)于功耗較小的存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,則可采用傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)。風(fēng)液混合模式已成為2025年數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的一種適宜供冷方式。
在冷卻液方面,浸沒(méi)式液冷主要有相變式和單相式兩種流派。相變式液冷多采用氟化液作為冷卻液,但氟化液的應(yīng)用存在爭(zhēng)議。氟化液具有一定的揮發(fā)性,對(duì)人體健康和環(huán)境產(chǎn)生危害。因此,很多液冷廠商對(duì)氟化液的應(yīng)用前景并不看好,取而代之的則是合成油、合成脂類冷卻液。英特爾發(fā)布的G-Flow浸沒(méi)式液冷機(jī)柜就采用了??松梨诘臒o(wú)PFAS浸沒(méi)式冷卻液,既環(huán)保又降低成本。
浸沒(méi)式液冷在2025年的主要優(yōu)化方向?qū)⑹切滦屠鋮s液的研發(fā),研發(fā)出成本更低、更環(huán)保、導(dǎo)熱性、流動(dòng)性更好的冷卻液,將進(jìn)一步推動(dòng)浸沒(méi)式液冷的規(guī)模化應(yīng)用。冷板式液冷的優(yōu)化方向則是安全性的提升,如何確保不漏液并做好漏液后的防護(hù)措施是首要挑戰(zhàn)。
液冷技術(shù)在不斷演進(jìn)的同時(shí),生態(tài)和產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)也將成為液冷能否在數(shù)據(jù)中心得以大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。產(chǎn)學(xué)研用的共同努力是推動(dòng)液冷技術(shù)發(fā)展的重要路徑。由山東省海洋科學(xué)研究院牽頭,聯(lián)合巴斯夫(中國(guó))有限公司、綠色云圖等多家產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè),共同組建了“生物可降解潤(rùn)滑劑聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”,旨在研發(fā)新型的合成油、合成脂類冷卻液。
浪潮信息等硬件廠商也在積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建立和標(biāo)準(zhǔn)的制定。浪潮信息擁有500多項(xiàng)液冷技術(shù)領(lǐng)域核心專利,已參與制定與發(fā)布10余項(xiàng)相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)液冷產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展及液冷技術(shù)的大規(guī)模普及建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。綠色云圖也積極參與各項(xiàng)液冷相關(guān)的團(tuán)標(biāo)、行標(biāo)、國(guó)標(biāo)的制定,旨在規(guī)范行業(yè)發(fā)展,推動(dòng)液冷在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用更普適。
隨著各方共同努力,液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用將逐漸走向普適化發(fā)展,更多的企業(yè)和數(shù)據(jù)中心能夠以更具性價(jià)比的價(jià)格,用上更好用的液冷解決方案。