21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者孔海麗、實(shí)習(xí)生劉清怡 北京報(bào)道

AI熱浪之下，算力需求飆升，高功耗背后，算力中心液冷市場(chǎng)迎來風(fēng)口。

英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛表示，液冷技術(shù)將成為AI算力的下一個(gè)趨勢(shì)性領(lǐng)域。

“AI服務(wù)器散熱技術(shù)走到了關(guān)鍵分水嶺。”曙光數(shù)創(chuàng)副總裁姚勇告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者：“目前服務(wù)器市場(chǎng)正逐漸從風(fēng)冷向液冷轉(zhuǎn)型，液冷時(shí)代拉開序幕。”

市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu)Omdia發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2023年數(shù)據(jù)中心冷卻市場(chǎng)規(guī)模已飆升至76.7億美元，遠(yuǎn)超預(yù)期，這一增長(zhǎng)勢(shì)頭預(yù)計(jì)將持續(xù)至2028年。

與此同時(shí)，根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，年內(nèi)中國液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)15.5億美元，同比增長(zhǎng)52.6%，預(yù)計(jì)2023-2028年，中國液冷服務(wù)器市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率45.8%，2028年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到102億美元。

目前，全國多地正加快建設(shè)液冷智算中心，大灣區(qū)、長(zhǎng)三角、京津冀均有落地。從人工智能和綠色電力的發(fā)展趨勢(shì)來看，大型算力基礎(chǔ)設(shè)施尤其是智算中心的建設(shè)，將推動(dòng)液冷生態(tài)快速發(fā)展，市場(chǎng)空間有望大幅提升。

不過，根據(jù)業(yè)內(nèi)觀察，目前液冷技術(shù)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和系統(tǒng)架構(gòu)尚在演進(jìn)，距離全面推廣和應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段路要走。

液冷技術(shù)走到黃金節(jié)點(diǎn)

具體來看，光模塊、AI服務(wù)器、AI芯片、交換機(jī)和冷卻設(shè)備是組建AI算力的五大必備硬件。

在冷卻模塊，與傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)相比，液冷技術(shù)散熱介質(zhì)比熱容更大，制冷量大，制冷效率高，因此成為提升數(shù)據(jù)中心效能的重要條件。

據(jù)姚勇介紹，風(fēng)冷是以空氣為冷卻介質(zhì)，成本較低，適合小規(guī)模數(shù)據(jù)中心；液冷是以液體為介質(zhì)進(jìn)行熱交換，例如利用水、乙二醇水溶液、空氣制冷劑等進(jìn)行散熱。液冷散熱速度和效率更高，但結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、成本更高，適合大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和智算中心。

據(jù)浪潮信息數(shù)據(jù)，液體導(dǎo)熱能力是空氣的25倍，同體積液體帶走的熱量是同體積空氣的近3000倍。而且，液冷設(shè)備的占地面積也更小，使算力中心能在有限的空間內(nèi)部署更多的節(jié)點(diǎn)，從而提高計(jì)算能力密度。

中國信息通信研究院云計(jì)算與大數(shù)據(jù)研究所發(fā)布的《算力中心冷板式液冷發(fā)展研究報(bào)告(2024 年)》中透露，某算力中心引入了冷板式液冷系統(tǒng)，將其應(yīng)用于高密度計(jì)算節(jié)點(diǎn)。在傳統(tǒng)空氣冷卻技術(shù)下，每個(gè)機(jī)柜的功率密度僅為8-10kW，而在采用冷板式液冷技術(shù)后，單機(jī)柜的功率密度提升至33kW，可支持128顆CPU，單機(jī)柜最大支持66kW供電，實(shí)現(xiàn)計(jì)算能力的飛躍性提升。

液冷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還在于能耗低。相較風(fēng)冷系統(tǒng)，液冷系統(tǒng)中沒有壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等高耗電器件，僅需水泵、傳感器等少量耗電器件，因此能降低整個(gè)算力中心的能源消耗和PUE值。

PUE即電能利用效率，指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源之比。PUE值越接近于1，則代表算力中心的綠色化程度越高。工業(yè)和信息化部、國家發(fā)改委、財(cái)政部等七部門聯(lián)合印發(fā)的《信息通信行業(yè)綠色低碳發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2022-2025年）》提出，到2025 年，全國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE降到1.3 以下，國家樞紐節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步降到1.25以下，綠色低碳等級(jí)達(dá)到4A級(jí)以上。

財(cái)信證券數(shù)據(jù)顯示，采用傳統(tǒng)風(fēng)冷方案的數(shù)據(jù)中心PUE一般在1.5左右，而液冷方案能夠?qū)?shù)據(jù)中心整體PUE降低到1.05-1.2左右。“PUE是很關(guān)鍵的因素，如何在發(fā)達(dá)地區(qū)降低PUE，液冷是更好的解決方案。”世紀(jì)互聯(lián)AIDC產(chǎn)品解決方案總經(jīng)理程漢生向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示。

這也就意味著，無論是從提升效率還是降低能耗角度考慮，液冷都是產(chǎn)業(yè)的未來趨勢(shì)。

姚勇補(bǔ)充說，目前數(shù)據(jù)中心溫控仍以風(fēng)冷為主，隨著AI的大規(guī)模發(fā)展，帶動(dòng)算力需求提升，芯片和服務(wù)器功率逐步升級(jí)，將超出風(fēng)冷散熱能力范疇，“芯片的工作溫度是八九十度，一定空間里高密度部署高功率芯片，最后決定算力水平的有可能不是半導(dǎo)體技術(shù)，而是散熱技術(shù)。”

2023年6月，中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通三大運(yùn)營商聯(lián)合發(fā)布的《電信運(yùn)營商液冷技術(shù)白皮書》提出，2025年50%以上數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目應(yīng)用液冷技術(shù)，這也將有效推動(dòng)液冷行業(yè)的高速發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)端積極布局

Omdia稱，AI驅(qū)動(dòng)的需求和高密度基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新的推動(dòng)，將液冷行業(yè)帶入重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

從產(chǎn)業(yè)端來看，需求方與供應(yīng)方對(duì)液冷的部署均有明顯增長(zhǎng)。

粵港澳大灣區(qū)一體化數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目作為大灣區(qū)首個(gè)大規(guī)模全液冷智算中心已經(jīng)正式完工；上海臨港智算園區(qū)首個(gè)國產(chǎn)單池萬卡液冷算力集群已經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)營；京津冀智算中心超大規(guī)模算力集群也是國產(chǎn)先進(jìn)液冷智算中心；中國移動(dòng)智算中心（呼和浩特）則是全球運(yùn)營商最大單體液冷智算中心。

“算力服務(wù)器正朝著液冷技術(shù)迭代，華為昇騰系列下一代產(chǎn)品是液冷技術(shù)，英偉達(dá)下一代產(chǎn)品基本也都是液冷，算力基礎(chǔ)設(shè)施廠商都在加速推進(jìn)液冷技術(shù)。”程漢生透露。

國內(nèi)算力基礎(chǔ)設(shè)施廠商里，中科曙光、華為、浪潮信息、聯(lián)想、新華三、超聚變等，均在液冷技術(shù)上有所突破。

中科曙光在冷板式液冷技術(shù)、刀片式浸沒相變液冷技術(shù)方面均有部署，根據(jù)中科曙光官方數(shù)據(jù)，目前全國有超過58%的液冷數(shù)據(jù)中心選擇了中科曙光的技術(shù)方案。

聯(lián)想集團(tuán)方面告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，其液冷技術(shù)覆蓋了風(fēng)液冷混合、全液冷、整機(jī)柜液冷、單相浸沒式液冷主流液冷技術(shù)，其中，聯(lián)想自主研發(fā)的溫水水冷技術(shù)是全球首創(chuàng)通過去離子水對(duì)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器進(jìn)行散熱的液冷解決方案，目前其溫水水冷技術(shù)在高性能計(jì)算領(lǐng)域全球部署已超過7萬套。

液冷技術(shù)是未來方向，但仍有一些關(guān)鍵問題制約著液冷技術(shù)的全面推廣和應(yīng)用。

前述《電信運(yùn)營商液冷技術(shù)白皮書》指出了液冷產(chǎn)業(yè)目前面臨的挑戰(zhàn)，包括業(yè)內(nèi)尚無服務(wù)器與機(jī)柜統(tǒng)一接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)柜與服務(wù)器深度耦合，各家服務(wù)器設(shè)備、冷卻液、制冷管路、供配電等產(chǎn)品形態(tài)各異，不同廠家產(chǎn)品不能相互兼容；二是液冷系統(tǒng)架構(gòu)尚在演進(jìn)，制冷與供電存在分布式、集中式不同架構(gòu)；三是與傳統(tǒng)風(fēng)冷產(chǎn)品比較，液冷存在初期投資高、全生命周期成本高等問題，影響產(chǎn)品的規(guī)模應(yīng)用與推廣。

另外，根據(jù)中數(shù)智慧信息技術(shù)研究院（CDCC）的調(diào)查，液冷技術(shù)研發(fā)人員、液冷產(chǎn)品廠商、液冷用戶等受訪者認(rèn)為，目前最需要改進(jìn)的問題為技術(shù)安全性和可靠性、成本控制以及液冷系統(tǒng)的運(yùn)維和管理，76％的受訪者認(rèn)為，液冷技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和成本控制是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

但AI服務(wù)器行業(yè)走向液冷的大趨勢(shì)已經(jīng)確認(rèn)。姚勇告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，隨著AI、云計(jì)算等技術(shù)升級(jí)，數(shù)據(jù)中心功率密度會(huì)繼續(xù)提升，液冷是解決高密問題的有效途徑，預(yù)計(jì)三年之后，液冷和風(fēng)冷將平分天下。