數據中心對液冷的需求正在快速演變，廠商也在積極應對。
▌Nvidia 的高功耗 AI 芯片推動液冷技術前進
Nvidia 最新的 H100 芯片在 SXM 插座上運行時功耗高達 700 瓦，而在 PCI-E 配置下功耗仍然高達 400 瓦。因此，2024 年成為數據中心行業普遍關注液冷技術的一年，也就不足為奇。
AI 的爆炸式增長迫使數據中心運營商跳出傳統的空氣冷卻方案，尋找更加高效的冷卻方式，以保持 IT 系統的高效運行。
▌液冷解決方案迎來突破性發展
在 AI 計算需求激增的背景下，數據中心業主和運營商不得不為全新的綠色數據中心設計液冷系統，同時還要考慮現有數據中心的改造和升級。
目前，這些計算負載的需求似乎仍在不斷增長，無論是在功耗、冷卻、帶寬 還是數據存儲方面。例如，Nvidia 即將推出的 Blackwell 系列 GPU 進一步提升了功耗需求：
?B200 GPU 的功耗預計可達 1,200W
?GB200（由兩個 B200 GPU 及 Grace CPU 組成）甚至可能達到 2,700W
這一變化意味著，單一GPU代際功耗增長高達 300%，充分反映了 AI 計算系統不斷攀升的能源需求。
▌液冷市場增長迅猛，預計 2028 年將達 168 億美元
液冷市場正在迎來高速發展，分析機構預計 數據中心冷卻市場將在 2028 年達到 168 億美元，年均復合增長率（CAGR）高達 25%，其中液冷技術是最大推動力。
隨著 AI 計算負載的不斷擴大，超高密度 AI 機柜正逐漸成為現實。這些機柜的功耗可高達100kW，其內部設備價值可能超過 1,000 萬美元/機柜，通常依賴于直觸式液冷或浸沒式液冷。這種轉變帶來了供電、空間和冷卻等方面的嚴峻挑戰，以適應前所未有的計算負載。
在確定 AI 計算冷卻策略之前，業主和運營商必須評估廣泛的工程因素，不僅要考慮供應鏈限制，還要兼顧長期的企業 ESG（環境、社會、治理）和可持續發展目標。
▌直觸式液冷 vs. 浸沒式液冷：誰將主導市場？
在眾多液冷解決方案中，冷板技術和直觸式液冷似乎最受歡迎。
?直觸式液冷，特別是冷板液冷，因其在高密度計算環境中的高效性及與現有數據中心基礎設施的兼容性，成為最常見的選擇。
?對于新建數據中心，浸沒式液冷部署可能會增加，采用單相或兩相冷卻技術。
▌廠商推動液冷技術創新
自 2022 年底以來，液冷廠商一直在努力平衡創新與風險管理，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 的熱量時蒸發，形成冷卻循環。
?蒸汽隨后被冷凝并重新循環，從而形成高效冷卻回路。
?該系統可支持單個插座高達 2,200W，并能為 100kW 機柜 提供冷卻。
?還能用于老舊空氣冷卻設備的升級，其專利 CPU/GPU “蒸發器”可直接替代傳統散熱器，無需更改設備結構。
?可選水冷或無水冷設計，具有模塊化結構，適用于邊緣計算到超大規模數據中心的不同需求。
2. Chilldyne 直觸式液冷：真空防泄漏技術
Chilldyne 推出了一個創新性的直觸式液冷方案，可有效防止泄漏。
?該系統通過真空吸力使冷卻液在 CPU/GPU冷板之間流動。
?如果冷卻管破裂，真空系統會防止液體泄漏，并自動吸入空氣，確保冷卻液不會外溢。
?該系統持續監測壓力變化，一旦發生異常會向運營商發出警報。
?在某些配置下，該系統可以隔離受影響區域，以最小化對其他組件的影響。
?2024 年 7 月，Chilldyne 進一步推出了即插即用（Plug-and-Play）液冷入門套件，支持 150kW 機柜冷卻，為數據中心現代化改造提供便捷解決方案。
3. Asperitas、LiquidStack、Submer：押注浸沒式液冷
一些廠商則將目光投向新建數據中心，如 Asperitas、LiquidStack 和 Submer，他們專注于浸沒式液冷 方案。
?浸沒式液冷采用單相或兩相技術，即將服務器完全浸入介電液體，通過液體高效傳熱將熱量帶走。
?優點：冷卻效率極高，適用于超高密度計算負載。
?挑戰：需要重新設計數據中心架構，與現有空氣冷卻系統兼容性較低。
▌液冷普及的挑戰
盡管液冷具有長遠的節能優勢，但它仍面臨幾個主要阻礙因素：
1.前期投資高：無論是改造舊數據中心還是新建數據中心，液冷方案的設備投入成本較大。
2.低密度數據中心難以推廣：對 AI 或 HPC 需求不高 的數據中心，仍然可以依賴空氣冷卻，無需升級液冷系統。
3.缺乏標準化：液冷系統的管路、分配單元（CDU）、儲液罐等組件不同廠商間缺乏統一標準，導致兼容性問題。
4.監管與可持續性壓力：某些冷卻液對環境影響較大，需要特殊處理和回收，增加了企業的運營成本。
▌未來展望：液冷市場仍有巨大增長空間
盡管面臨挑戰，液冷市場仍然擁有廣闊的增長潛力。隨著行業標準化推進，以及廠商不斷創新以降低風險，液冷的應用范圍將進一步擴大。
畢竟，物理定律不會改變：每增加 1W 功率，就需要移除 1W 熱量。
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