2025年對于數(shù)據(jù)中心行業(yè)而言，注定是一個特殊的年份。
一方面，包括《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》、《信息通信行業(yè)綠色低碳發(fā)展行動計劃（2022-2025年）》等在內(nèi)的多份政策性文件都將2025年作為重要時間節(jié)點。
另一方面，移動、聯(lián)通、電信三大運營商在2023年聯(lián)合發(fā)布的《電信運營商液冷技術(shù)白皮書》中曾明確，2025年開展（液冷）規(guī)模應(yīng)用，50%以上項目應(yīng)用液冷技術(shù)，共同推進形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、生態(tài)完善、成本最優(yōu)、規(guī)模應(yīng)用的高質(zhì)量發(fā)展格局。
除此之外，《上海市智能算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展 “算力浦江”智算行動實施方案（2024—2025年）》中也曾明確，力爭到2025年上海市新建智算中心PUE值（Power Usage Effectiveness，數(shù)據(jù)中心總能耗 / IT設(shè)備能耗）達到1.25以下，存量改造智算中心PUE值達到1.4以下，智算中心內(nèi)綠色能源使用占比超過20%，液冷機柜數(shù)量占比超過50%。
市場方面來看，中信證券研報中曾提到，在數(shù)據(jù)中心算力提升和能耗降低推動下，液冷技術(shù)將加速替代風(fēng)冷技術(shù)，成為新的技術(shù)發(fā)展方向。
綜合來看，2025年液冷勢必將成為數(shù)據(jù)中心供冷系統(tǒng)炙手可熱的技術(shù)。
近年來，尤其是2023年ChatGPT問世，帶來了新一輪人工智能的浪潮，在帶動了算力需求的同時，也讓機柜的功率逐年增加。以英偉達發(fā)布的Blackwell GB200 GPU異構(gòu)計算為例，其單機柜功耗高達120kW，相當(dāng)于CPU通用計算單機柜功耗的10-20倍。萬國數(shù)據(jù)中國區(qū)聯(lián)席總裁梁艷曾表示，現(xiàn)階段，國內(nèi)很多大廠單機柜密度已達到70~100KW（原單機柜功率基本在12KW，標(biāo)準(zhǔn)機柜功率2.5KW）。
高功率機柜需求也對數(shù)據(jù)中心供冷系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)，網(wǎng)宿科技副總裁、綠色云圖總經(jīng)理胡世軒對鈦媒體APP表示，高功率意味著傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)需要增加更多的風(fēng)扇，以降低更多的溫度，也就造成了更多的電力消耗，這對于本就高載能的數(shù)據(jù)中心行業(yè)來說，無疑是實現(xiàn)碳中和路上的一大障礙，“而數(shù)據(jù)中心應(yīng)用液冷技術(shù)供冷，能在確保服務(wù)器穩(wěn)定運行的同時，有效降低供冷的電力消耗，這也是為什么液冷能在數(shù)據(jù)中心規(guī)?；瘧?yīng)用的原因。”
具體來看，與傳統(tǒng)供冷模式相比，液冷在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用有四大優(yōu)勢。
首先，應(yīng)用液冷之后，數(shù)據(jù)中心能有效降低供冷方面的電力消耗，縮減運營費用，降低碳排放。“應(yīng)用液冷技術(shù)相較風(fēng)冷可節(jié)能30%，減少30%的碳排放。”綠色云圖運營總監(jiān)徐明微具體指出。
其次，應(yīng)用液冷也是當(dāng)下實現(xiàn)高密度部署的最佳路徑，“傳統(tǒng)供冷模式下，一個機柜可能放一臺高功率服務(wù)器就已‘滿載’，這大幅浪費了機房的物理空間，同時也造成了數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸成本的增加，”徐明微如是說。
采用液冷以后，單臺機柜可以放置更多的服務(wù)器，提高了機柜的部署密度，也有效降低了數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)某杀尽?/p>
第三，應(yīng)用液冷還能達到“靜音”機房的效果。徐明微告訴鈦媒體APP，當(dāng)前傳統(tǒng)風(fēng)冷模式機房風(fēng)扇轉(zhuǎn)速已經(jīng)可達4萬轉(zhuǎn)/分鐘，高轉(zhuǎn)速也帶來了更大的噪音，而液冷模式下，即便是還需要風(fēng)扇輔助供冷的冷板式液冷，也能大幅降低風(fēng)扇部署數(shù)量和轉(zhuǎn)速，降低機房噪音。
第四，應(yīng)用液冷以后，能有效降低服務(wù)器的故障率。隨著數(shù)據(jù)中心功率密度的不斷提高，傳統(tǒng)風(fēng)冷的散熱效率逐漸難以滿足需求，容易導(dǎo)致設(shè)備局部過熱，影響設(shè)備的性能和壽命，從而增加故障率。
而液冷技術(shù)散熱效率更高，能夠滿足高功率密度服務(wù)器的散熱需求，保證設(shè)備在高溫環(huán)境下也能穩(wěn)定運行，大大降低了因散熱不良導(dǎo)致的故障率。
除此之外，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，當(dāng)下應(yīng)用液冷的單千瓦成本已經(jīng)與傳統(tǒng)風(fēng)冷的成本相近，甚至在某些場景下，應(yīng)用液冷比應(yīng)用風(fēng)冷的成本更低。
據(jù)了解，目前比較常見的風(fēng)冷解決方案單千瓦成本大概在1.8萬~2萬之間，有些極端的用戶會要求壓縮到1.2萬，應(yīng)用液冷的解決方案的成本基本可以控制在2萬以內(nèi)。對此，胡世軒對鈦媒體APP表示，現(xiàn)階段，大規(guī)模應(yīng)用液冷與傳統(tǒng)風(fēng)冷相比，建設(shè)成本差別并不大，但是后期液冷能夠顯著節(jié)省電費，使得運營成本降低不少。
伴隨智能算力需求增加以及服務(wù)器功率的提升，液冷正受到市場更多的關(guān)注，也迎來了更多的規(guī)?；瘧?yīng)用落地。從目前市場來看，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——浸沒式、冷板式。
浸沒式液冷是將發(fā)熱的電子元器件（如CPU、GPU、內(nèi)存和硬盤等）整體或部分地直接浸沒在裝有非導(dǎo)電惰性流體介質(zhì)（即冷卻液）的機箱中，利用液體將電子元器件產(chǎn)生的熱量快速傳遞至導(dǎo)熱介質(zhì)中并帶走，冷板式液冷則是通過冷板（通常為銅、鋁等高導(dǎo)熱金屬構(gòu)成的封閉腔體）將發(fā)熱元器件的熱量間接傳遞給封閉在循環(huán)管路中的冷卻液體，通過冷卻液體將熱量帶走，從而實現(xiàn)散熱。
就市場情況而言，冷板式液冷、浸沒式液冷呈現(xiàn)出并駕齊驅(qū)的趨勢，一方面，如浪潮信息數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品部副總經(jīng)理李金波曾所說，相比于其他液冷方式，冷板式液冷在對數(shù)據(jù)中心與服務(wù)器架構(gòu)的改造程度、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度、部件更換運維便捷性、初期投資等方面均有顯著優(yōu)勢，市場占有率更高。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2023上半年，中國液冷服務(wù)器市場中，冷板式占比達90%。
但另一方面，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，浸沒式液冷的優(yōu)勢愈發(fā)凸顯。
在胡世軒看來，“冷板式液冷與浸沒式液冷目前以及未來很長一段時間都會處于并存的狀態(tài)，并不會出現(xiàn)一個會取代另一個的情況。”
不過，盡管液冷相較于風(fēng)冷具有顯著優(yōu)勢，但在實際的應(yīng)用部署上，兼顧到成本與性能，液冷在數(shù)據(jù)中心中應(yīng)用的最佳路徑將是風(fēng)液混合的模式。徐明微對鈦媒體APP表示，以服務(wù)器為代表的算力，因為其功耗比較大，需要液冷來提升機柜密度、降低碳排放，但對于存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而言，功耗沒有那么大，傳統(tǒng)風(fēng)冷就能滿足散熱需求，“企業(yè)沒有必要為了用液冷而全部設(shè)備都用液冷，所以風(fēng)液混合將成為2025年比較適宜數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的一種供冷方式。”
從行業(yè)角度上看，其實2024年已經(jīng)有一些IDC服務(wù)商嘗試風(fēng)液混合的方式作為數(shù)據(jù)中心供冷方式，以秦淮數(shù)據(jù)為例，其華北某基地兩棟數(shù)據(jù)中心項目采用“液側(cè)冷板液冷和風(fēng)側(cè)磁懸浮相變”的冷卻組合系統(tǒng)，2024年上半年項目中負載平穩(wěn)的機房實際運行PUE低至1.128，全年WUE預(yù)計僅為0.15，相較于IDEC冷卻技術(shù)機房，該項目每100MW可節(jié)約用電3950萬度。而華為云在其數(shù)據(jù)中心項目中采用風(fēng)冷AI+液冷AI整機柜+AHU風(fēng)冷的混合制冷方式，實現(xiàn)年P(guān)UE僅為1.12。這些數(shù)據(jù)佐證了風(fēng)液混合是當(dāng)下滿足企業(yè)大規(guī)模智算需求的智算中心供冷最優(yōu)解的觀點。
從浸沒式液冷角度出發(fā)，目前兩種流派——相變式、單相，各有大玩家。相變式方面，以中科曙光為例，其在2024年WAIC上帶來了全新的浸沒式液冷解決方案，該方案采用了相變浸沒式液冷，冷卻液為電子氟化液，可應(yīng)用于高密度的智算中心。
大多數(shù)相變浸沒式液冷都會選擇氟化液作為冷卻液，但氟化液的應(yīng)用，目前行業(yè)存在比較大的爭議，這個爭議在2025年也將進一步造成業(yè)內(nèi)在浸沒式液冷冷卻液選擇上的分化。
氟化液主要成分是甲氧基-九氟代丁烷，具有一定的揮發(fā)性，且揮發(fā)產(chǎn)物氟化物離子在一定程度上會影響人體健康，例如，長期吸入氟化物可能會刺激呼吸道黏膜，引發(fā)咳嗽、胸悶、呼吸困難等癥狀，嚴重時甚至?xí)霈F(xiàn)肺水腫，而
如果攝入過量，可能會引起全身性慢性蓄積性中毒，干擾人體內(nèi)的鈣代謝，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松等骨骼疾病，同時還可能對肝臟、腎臟以及神經(jīng)系統(tǒng)造成損傷。
這一方面要求企業(yè)在應(yīng)用氟化液作為冷卻液時，需要定期補充，而因氟化液成本較高，使得后期應(yīng)用成本上升，另一方面，氟化物離子也極有可能危害運維人員的身體健康。
此外，氟化液被排放到環(huán)境中時也會對水體、土壤和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害，比如高濃度的氟離子可以污染水源，對水生生物造成傷害，并破壞水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡。
所以，目前很多液冷廠商對氟化液的應(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。以英特爾2024年發(fā)布的G-Flow浸沒式液冷機柜為例，在這套解決方案中，冷卻液采用的是埃克森美孚最新研發(fā)的無PFAS浸沒式冷卻液（某種碳氫合成油），相較于傳統(tǒng)的氟化液更為環(huán)保的同時，其使用成本也有可觀的下降。
從技術(shù)優(yōu)化路徑上看，浸沒式液冷在2025年主要的優(yōu)化方向?qū)⑹切滦屠鋮s液的研發(fā)。原先常見的用于浸沒式液冷的含PFAS的氟化液因為污染性較強，本身不易被降解，現(xiàn)在已經(jīng)逐步被注重環(huán)保的公司所淘汰，“我們從2018年起就已采用合成油，根據(jù)不同的項目需求，聯(lián)合冷卻液廠商一起去做合成油的開發(fā)與性能測試，這也是我們將持續(xù)投入的方向。研發(fā)出成本更低、更環(huán)保，導(dǎo)熱性、流動性更好的冷卻液，能讓浸沒式液冷的應(yīng)用門檻進一步降低，從而推動浸沒式液冷的規(guī)?；瘧?yīng)用。”徐明微強調(diào)。
另一方面，冷板式液冷的優(yōu)化方向?qū)⑹前踩缘奶嵘?。冷板式液冷使用的冷卻液體為水和丙二醇水溶液，具有導(dǎo)電性，一旦漏液會造成服務(wù)器損壞。如何確保不漏液，并做好漏液后的防護措施是冷板式液冷所面臨的首要挑戰(zhàn)。浪潮信息就曾首創(chuàng)了液環(huán)式真空CDU，使得液冷系統(tǒng)二次側(cè)均為負壓，從而徹底杜絕了漏液隱患。
2025年，液冷技術(shù)在不斷演進的同時，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。
以浸沒式液冷的冷卻液為例，選擇氟化液將提升整個液冷解決方案的成本，而且還會增加環(huán)境污染的風(fēng)險。選擇合成油，當(dāng)前的合成油雖然已經(jīng)足以滿足用戶的需求，但是面向未來，合成油、合成脂類的冷卻液仍有比較大的優(yōu)化空間。
如何優(yōu)化才能達到最好的效果，以及更快的推出可優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品呢？ “產(chǎn)學(xué)研用”的共同努力是最佳路徑。日前，由山東省海洋科學(xué)研究院牽頭，聯(lián)合了巴斯夫（中國）有限公司、綠色云圖等在內(nèi)的多家產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)，共同組建了“生物可降解潤滑劑聯(lián)合實驗室”，旨在研發(fā)新型的合成油、合成脂類冷卻液，推動浸沒式液冷在降低成本的同時，增加性能，對此，徐明微告訴鈦媒體APP，實驗室匯集了科研院所（山東省海洋科學(xué)研究院）、化工巨頭（巴斯夫），以及液冷解決方案供應(yīng)商（綠色云圖），同時還有多家大學(xué)院校聯(lián)動，團結(jié)產(chǎn)學(xué)研用的力量，共同推進液冷冷卻液的發(fā)展。
而與巴斯夫這樣的國際化工合作，也有助推動中國液冷產(chǎn)業(yè)走向海外，徐明微表示，國際上對產(chǎn)業(yè)鏈條的零碳要求極高，同時對國際龍頭的認可度也很高，以歐洲市場為例，與巴斯夫合作，一方面可以依靠其在化工產(chǎn)品（冷卻液）方面成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，完善我們在海外的產(chǎn)業(yè)鏈供給，另一方面，也可以借助歐洲市場對于巴斯夫品牌的認可度，幫助中國液冷產(chǎn)業(yè)快速獲得海外用戶的認可，“當(dāng)然，自身技術(shù)過硬，產(chǎn)品有競爭力，還是中國液冷產(chǎn)業(yè)出海過程中的核心競爭力。”徐明微強調(diào)。
冷卻液的更迭只是液冷產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的縮影，數(shù)據(jù)中心真要實現(xiàn)液冷的普及還要面臨很多挑戰(zhàn)，對此，徐明微指出，如何解決冷卻液均勻地在液冷機箱中流動，讓每個芯片都能有效散熱也是產(chǎn)業(yè)需要關(guān)注的焦點。從應(yīng)用上看，以英特爾為例，其G-Flow浸沒式液冷機柜相關(guān)技術(shù)就從兩方面著手，提升冷卻液在液冷機箱中的流動效率，一方面，機箱采用上進液、下出液的方式，利用冷卻液自重，產(chǎn)生向下的流動力，同時還部署了水泵，進一步提升液體的流動性。
從各大廠商的動作上看，除了聯(lián)動產(chǎn)學(xué)研用共同推進液冷應(yīng)用以外，產(chǎn)業(yè)內(nèi)的硬件廠商也在積極推動著產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建立，以及標(biāo)準(zhǔn)的建立。以浪潮信息為例，通過與液冷產(chǎn)業(yè)鏈上下游的緊密合作，浪潮信息積極牽頭液冷專利與標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，助推液冷行業(yè)的良性發(fā)展。截至目前，浪潮信息擁有500多項液冷技術(shù)領(lǐng)域核心專利，已參與制定與發(fā)布10余項冷板式液冷、浸沒式液冷相關(guān)設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對液冷產(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。
無獨有偶，徐明微也在與鈦媒體的對話中談及，綠色云圖也積極的參與到各項液冷相關(guān)的團標(biāo)、行標(biāo)，以及國標(biāo)的制定之中，據(jù)了解，2024年12月，在中國國際經(jīng)濟技術(shù)合作促進會主導(dǎo)下，綠色云圖牽頭主編的《數(shù)據(jù)中心浸沒式液冷系統(tǒng)技術(shù)要求》、《數(shù)據(jù)中心浸沒式液冷機柜技術(shù)要求》、《數(shù)據(jù)中心浸沒式液冷系統(tǒng)冷卻液技術(shù)要求》三項團體標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，“我們希望通過標(biāo)準(zhǔn)進一步規(guī)范行業(yè)的發(fā)展，同時也能讓更多的企業(yè)加入進來，讓液冷在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用更普適。”徐明微表示。
顯然，在各方的共同下，從2024年開始在數(shù)據(jù)中心中出現(xiàn)越來越多規(guī)?；瘧?yīng)用的液冷技術(shù)，將在2025年逐漸走向普適化發(fā)展，更多的企業(yè)，更多的數(shù)據(jù)中心能夠以更具性價比的價錢，用上更好用的液冷解決方案。（本文首發(fā)于鈦媒體APP，作者｜張申宇，編輯丨蓋虹達）
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