據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模為10.1億美元，滲透率在10%左右；而到了2027年，中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到89億美元，2022年-2027年復(fù)合增長(zhǎng)率為55%。當(dāng)前，浸沒(méi)式液冷雖然不如冷板式液冷發(fā)展快，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度出發(fā)，隨著單機(jī)柜功率越來(lái)越大，單機(jī)柜突破100KW已經(jīng)“近在眼前”，當(dāng)單機(jī)柜超過(guò)80KW，達(dá)到100KW甚至更大時(shí)，浸沒(méi)式液冷的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來(lái)了。

2023年，在以AI大模型為代表的新一代數(shù)字技術(shù)應(yīng)用不斷涌現(xiàn)的背景下，各行業(yè)對(duì)算力的需求與日俱增。同時(shí)，作為算力底層支撐的數(shù)據(jù)中心也趁勢(shì)逐步向智算中心演進(jìn)，數(shù)據(jù)中心行業(yè)可以說(shuō)又一次迎來(lái)革新。

而在數(shù)據(jù)中心向著智算發(fā)展的過(guò)程中，隨著機(jī)柜功率越來(lái)越大，對(duì)數(shù)據(jù)中心暖通也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的散熱模式已經(jīng)沒(méi)辦法解決CPU\GPU的散熱問(wèn)題，數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)也步入了革新的時(shí)代。

液冷也正成為未來(lái)數(shù)據(jù)中心供冷“標(biāo)配”，市場(chǎng)熱度逐步增加。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模為10.1億美元，滲透率在10%左右；而到了2027年，中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到89億美元，2022年-2027年復(fù)合增長(zhǎng)率為55%。

傳統(tǒng)散熱模式失效

2023年10月份，六部委聯(lián)合印發(fā)的《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量行動(dòng)計(jì)劃》中明確，到2025年，算力規(guī)模要超過(guò)300EFLOPS，智能算力占比達(dá)到35%以上，重點(diǎn)行業(yè)的核心數(shù)據(jù)、重要數(shù)據(jù)的災(zāi)備覆蓋率要達(dá)到百分之百，每個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域要打造30個(gè)應(yīng)用標(biāo)桿等。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2023年上半年，全國(guó)在用的數(shù)據(jù)中心總規(guī)模超過(guò)760萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，算力總規(guī)模達(dá)到了197EFLOPS，已經(jīng)位居全球第二。新增的算力設(shè)施中，智能算力的占比超過(guò)了50%，成為了增長(zhǎng)的新熱點(diǎn)。

顯然，未來(lái)智算中心將成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)的“主力軍”，而數(shù)據(jù)中心也必將從原先的“存儲(chǔ)中心”向著“計(jì)算中心”轉(zhuǎn)變，中國(guó)信息通信研究院云計(jì)算與大數(shù)據(jù)研究所所長(zhǎng)何寶宏曾表示，現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)中心的核心使命是算力的供給，而不再是存儲(chǔ)能力的供給。

在這個(gè)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，隨著越來(lái)越多以GPU為核心的智算中心的落地，數(shù)據(jù)中心的能耗，以及產(chǎn)生的熱量也必將越來(lái)越多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，以Intel、英偉達(dá)等主要芯片制造商的產(chǎn)品為例，目前主流系列處理器功耗已達(dá)350~400TDP/W。這還僅是CPU的功耗，而GPU的功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CPU，以英偉達(dá)H800為例，其功率密度可達(dá)700TDP/W。并且，隨著摩爾定律逐漸失效，在后摩爾定律時(shí)代下，芯片算力與其功耗仍將大幅提升。

與此同時(shí)，數(shù)據(jù)中心作為高載能行業(yè)的屬性，在“雙碳”戰(zhàn)略的引導(dǎo)下，推進(jìn)節(jié)能減排，降低PUE（Power Usage Effectiveness，電源使用效率），實(shí)現(xiàn)碳中和，也是必須之舉。

據(jù)科智咨詢測(cè)算，以運(yùn)行PUE為1.57的數(shù)據(jù)中心為例，IT設(shè)備能耗占比達(dá)63.7%，為數(shù)據(jù)中心最大，其次就是制冷系統(tǒng)能耗，占比可達(dá)27.9%?，F(xiàn)階段，隨著數(shù)據(jù)中心的計(jì)算能力和功率密度不斷增加，傳統(tǒng)的風(fēng)冷技術(shù)已逐漸無(wú)法滿足高效散熱的需求。

數(shù)據(jù)中心采用傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)散熱上限一般為單機(jī)柜20KW，在高密度部署流行的當(dāng)下，單機(jī)柜功率也逐步攀升，萬(wàn)國(guó)數(shù)據(jù)中國(guó)區(qū)聯(lián)席總裁梁艷曾表示，現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)很多大廠單機(jī)柜密度已達(dá)到70~100KW。顯然，傳統(tǒng)風(fēng)冷已經(jīng)難以滿足高密度部署的需求。

無(wú)獨(dú)有偶，科華數(shù)據(jù)數(shù)通高級(jí)副總裁、數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)總經(jīng)理鄒建忠也曾對(duì)鈦媒體表示，當(dāng)下數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜功率越來(lái)越大，傳統(tǒng)的散熱模式已經(jīng)沒(méi)辦法解決CPU\GPU的散熱問(wèn)題。

寧暢信息產(chǎn)業(yè)有限公司總裁秦曉寧也曾公開(kāi)表示，在大模型快速發(fā)展的當(dāng)下，用戶側(cè)機(jī)柜的功率越來(lái)越高，與之相對(duì)應(yīng)的，對(duì)機(jī)柜散熱的要求也越來(lái)越大?！芭c此同時(shí)，在‘雙碳’目標(biāo)的引導(dǎo)下，傳統(tǒng)風(fēng)冷顯然已經(jīng)不足以滿足數(shù)據(jù)中心PUE要求，液冷已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心必選項(xiàng)?！鼻貢詫帍?qiáng)調(diào)。

在此背景下，數(shù)據(jù)中心亟需暖通技術(shù)亟需革新，需要一項(xiàng)新的制冷技術(shù)幫助數(shù)據(jù)中心在滿足用戶對(duì)算力與日俱增的需求的同時(shí)，有序推進(jìn)數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)碳中和。

液冷技術(shù)作為一種新興的散熱解決方案，在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。據(jù)了解，僅采用傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心PUE極限值為1.25，而采用液冷技術(shù)后，數(shù)據(jù)中心PUE值可低于1.1。

“長(zhǎng)線”浸沒(méi)式，“短線”冷板式.....液冷布局逐漸清晰

液冷在數(shù)據(jù)中心行業(yè)的發(fā)展并不是新鮮事，自從“雙碳”提出以后，液冷相關(guān)技術(shù)就得到了數(shù)據(jù)中心行業(yè)的高度關(guān)注，但在2023年，隨著對(duì)算力需求的激增，機(jī)柜功率的進(jìn)一步提升，以及液冷產(chǎn)業(yè)不斷成熟，液冷技術(shù)才真正開(kāi)始在數(shù)據(jù)中心行業(yè)切實(shí)落地。

根據(jù)IDC發(fā)布的《中國(guó)半年度液冷服務(wù)器市場(chǎng)（2023上半年）跟蹤》報(bào)告，中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)在2023年仍將保持快速增長(zhǎng)。2023上半年中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到6.6億美元，同比增長(zhǎng)283.3%，預(yù)計(jì)2023年全年將達(dá)到15.1億美元。浪潮信息數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品部副總經(jīng)理李金波表示，據(jù)測(cè)算，到2025年中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)滲透率將超20%。

快速增長(zhǎng)的液冷為數(shù)據(jù)中心提供了更可靠、更低碳的供冷方式的同時(shí)，由于液冷技術(shù)的細(xì)分供冷方式，也帶來(lái)行業(yè)內(nèi)關(guān)于哪種液冷技術(shù)更適合數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的討論。

據(jù)了解，液冷技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心中主要有三種，即：冷板式液冷、浸沒(méi)式液冷和噴淋式液冷。其中，浸沒(méi)式液冷又分為單相浸沒(méi)式和相變浸沒(méi)式兩種；冷板式液冷又按照不同場(chǎng)景可分為芯片級(jí)、機(jī)柜級(jí)等。

以目前包括浪潮信息、寧暢、阿里云、曙光等中國(guó)液冷行業(yè)頭部玩家的布局，以及數(shù)據(jù)中心應(yīng)用情況來(lái)看，冷板式液冷與浸沒(méi)式液冷屬于未來(lái)比較可行的液冷路徑。

其中，冷板式液冷是在熱源上覆一塊水冷板，完全阻隔了冷卻液與電子器件之間的直接接觸。使用泵和管道將冷卻液送至與電子部件接觸的冷板上來(lái)傳遞熱量，通過(guò)液體流動(dòng)把熱量帶走。

冷板主要覆蓋CPU、GPU、DIMM等核心發(fā)熱部件，即“把錢花在刀刃上”，對(duì)于其他部分的散熱，冷板式液冷通常需要風(fēng)冷精密空調(diào)來(lái)輔助冷卻，也因此，相比于將服務(wù)器全部浸泡在冷卻液中來(lái)散熱的浸沒(méi)式液冷，冷板式液冷的PUE會(huì)較高。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2023上半年，中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)中，冷板式占比達(dá)90%。

與冷板式液冷不同，浸沒(méi)式液冷則是醬IT硬件設(shè)備直接浸入充滿絕緣性冷卻液（目前比較常見(jiàn)的是氟化液）的密閉容器中，電子組件產(chǎn)生的熱量直接傳導(dǎo)至氟化液。

單相浸沒(méi)式液冷系統(tǒng)的浸沒(méi)機(jī)柜設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單，氟化液更易操作、維護(hù)。與相變浸沒(méi)式液冷相比，單相浸沒(méi)式液冷在材料兼容性和循環(huán)中污染物上的隱患也更少。

相變浸沒(méi)式液冷系統(tǒng)則是通過(guò)沸騰過(guò)程（通過(guò)液相到氣相的變化），實(shí)現(xiàn)更高的傳熱效率，從而實(shí)現(xiàn)更大的功率密度（高達(dá)250至500千瓦/浸沒(méi)腔）。此外，支持相變浸沒(méi)式液冷所需的冷卻基礎(chǔ)設(shè)施通常膠簡(jiǎn)單，如果使用干式冷卻器作為一次側(cè)冷卻，無(wú)需冷卻水塔等蒸發(fā)降溫設(shè)施。

以鈦媒體對(duì)于目前業(yè)內(nèi)從業(yè)者的調(diào)查顯示，因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)更高的傳熱效率，以及支持更大功率密度的機(jī)柜，相變浸沒(méi)式液冷相較于單相浸沒(méi)式液冷更受“歡迎”。

在冷板式與浸沒(méi)式之間，目前行業(yè)對(duì)冷板式液冷的接受度更高。李金波對(duì)鈦媒體表示，相比于浸沒(méi)式液冷，冷板式液冷在對(duì)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(yùn)維便捷性、初期投資等方面均有顯著優(yōu)勢(shì)。

鄒建忠也曾對(duì)鈦媒體表示，從投資收益角度來(lái)看，浸沒(méi)式液冷前期投資太高，投資收益不如冷板式液冷。不過(guò)，在他看來(lái)，如果是新建機(jī)房，且機(jī)柜功率特別大的情況，更適合部署浸沒(méi)式液冷。

從現(xiàn)階段技術(shù)和應(yīng)用角度出發(fā)，浸沒(méi)式液冷對(duì)元器件及運(yùn)維的要求更高，寧暢信息產(chǎn)業(yè)有限公司副總裁兼首席技術(shù)官趙雷對(duì)鈦媒體表示，浸沒(méi)式液冷需要考慮的因素相較于冷板式液冷更多，“用戶主要需要考慮冷卻液與元器件的兼容性、可靠性，以及后期運(yùn)維難度等問(wèn)題，”趙雷如是說(shuō)，“除此之外，元器件長(zhǎng)期浸泡在冷卻液中，對(duì)元器件的‘耐久度’也是個(gè)不小的考驗(yàn)?！?/p>

確實(shí)，鈦媒體通過(guò)調(diào)研包括IDC服務(wù)商、液冷技術(shù)供應(yīng)商，以及部分行業(yè)用戶等在內(nèi)的眾多從業(yè)人員，總結(jié)出：

從短期角度出發(fā)，冷板式液冷比較適合數(shù)據(jù)中心大規(guī)模應(yīng)用。冷板式液冷相較于浸沒(méi)式液冷，因其定制化程度低、產(chǎn)業(yè)鏈較成熟、運(yùn)維難度低等特點(diǎn)，比較符合當(dāng)下數(shù)據(jù)中心從傳統(tǒng)風(fēng)冷向液冷的過(guò)渡；

從長(zhǎng)期角度出發(fā)，浸沒(méi)式液冷更符合數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)期發(fā)展。浸沒(méi)式液冷因其導(dǎo)熱效果更好、余熱更便于回收、支持機(jī)柜功率更大等特點(diǎn)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度上看，隨著對(duì)單機(jī)柜功率需求的不斷增加，浸沒(méi)式液冷更適合未來(lái)數(shù)據(jù)中心的供冷。

IDC服務(wù)商、液冷技術(shù)供應(yīng)商.....多方布局

雖然液冷在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用是去年才開(kāi)始入雨后春筍般不斷涌現(xiàn)的，但“竹根深埋春土中,破土而出春筍蓬”，液冷技術(shù)也正是經(jīng)過(guò)多年來(lái)產(chǎn)業(yè)上下游的共同努力，才得以在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用落地的。

立足國(guó)內(nèi)液冷產(chǎn)業(yè)，目前比較領(lǐng)先的技術(shù)供應(yīng)商主要有浪潮信息、寧暢、曙光等企業(yè)。這其中，早在2022年初，浪潮信息就提出“All in液冷”的戰(zhàn)略。

據(jù)鈦媒體從浪潮信息了解的最新消息顯示，浪潮信息聯(lián)合英特爾創(chuàng)新研發(fā)的全液冷冷板技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了100%液冷散熱，PUE可降至1.08，并通過(guò)去空調(diào)化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)極簡(jiǎn)，節(jié)省數(shù)據(jù)中心30%以上的空間，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高密部署，進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)據(jù)中心高能效、高密度綠色發(fā)展。

另一方面，同樣作為數(shù)據(jù)中心液冷解決方案頭部玩家的寧暢也于2023年底推出了全新的B8000液冷整機(jī)柜服務(wù)器。據(jù)寧暢公開(kāi)信息顯示，寧暢B8000液冷整機(jī)柜服務(wù)器節(jié)點(diǎn)內(nèi)液冷覆蓋率超過(guò)90%，PUE可低至1.09，在業(yè)內(nèi)冷板液冷PUE 1.2的平均水平下。

與此同時(shí)，在液冷服務(wù)器出貨量方面，浪潮、超聚變與寧暢也是國(guó)內(nèi)大多數(shù)客戶選擇液冷服務(wù)器時(shí)的優(yōu)先考慮目標(biāo)，據(jù)IDC發(fā)布的《中國(guó)半年度液冷服務(wù)器市場(chǎng)（2023上半年）跟蹤》報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，2023上半年市場(chǎng)占比前三的廠商分別是浪潮信息、寧暢和超聚變，共占據(jù)了七成左右的市場(chǎng)份額。

值得注意的是，除了液冷服務(wù)器與技術(shù)供應(yīng)商層面出現(xiàn)“神仙打架”局面之外，目前還有諸如云酷智能、英維克、申菱環(huán)境等眾多提供包括接頭、電磁閥、機(jī)柜、CDU、manifold等在內(nèi)的液冷基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)商。

而液冷數(shù)據(jù)中心可觀的發(fā)展前景也吸引了諸如美的、海爾等在內(nèi)的眾多傳統(tǒng)風(fēng)冷、水冷等數(shù)據(jù)中心暖通解決方案供應(yīng)商的入局，可以說(shuō)，當(dāng)下數(shù)據(jù)中心液冷已呈現(xiàn)出“百舸爭(zhēng)鳴”的現(xiàn)狀。

IDC服務(wù)商方面，以IDC頭部玩家世紀(jì)互聯(lián)為例，據(jù)世紀(jì)互聯(lián)相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)鈦媒體表示，世紀(jì)互聯(lián)太倉(cāng)基地是目前國(guó)內(nèi)最大的冷板式液冷數(shù)據(jù)中心集群。據(jù)了解，太倉(cāng)基地已交付獨(dú)立110kV及220kV變電站，總體規(guī)劃電力容量不低于880MVA，總IT容量可達(dá)300MW+，總算力不小于1780PFLOPS。

該項(xiàng)目采用業(yè)內(nèi)首個(gè)第三代全新架構(gòu)的風(fēng)、液組合冷卻技術(shù)解決方案，整體解決方案由多個(gè)世紀(jì)互聯(lián)自研的冷卻系統(tǒng)有機(jī)組成，是同類型數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)應(yīng)用的重大突破，有效降低了數(shù)據(jù)中心的PUE，處于同地域行業(yè)領(lǐng)先水平，極大提高數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)效率，并節(jié)約全生命周期TCO。

除此之外，諸如萬(wàn)國(guó)數(shù)據(jù)、科華數(shù)據(jù)等第三方IDC廠商也都在嘗試液冷在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用，也都已經(jīng)有較成熟應(yīng)用案例落地。

從目前應(yīng)用情況來(lái)看，應(yīng)用液冷的數(shù)據(jù)中心大多數(shù)采用冷板式液冷與風(fēng)冷機(jī)組混合部署的方式進(jìn)行建設(shè)。這種部署形式主要在機(jī)房?jī)?nèi)以機(jī)房微模塊的形式呈現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)液冷、風(fēng)冷以及風(fēng)液混合的靈活部署。混合部署的模式可以最大限度地利用原有的風(fēng)冷資源，避免在液冷數(shù)據(jù)中心改造過(guò)程中造成資源浪費(fèi)。

顯然，液冷已經(jīng)成為未來(lái)數(shù)據(jù)中心綠色化過(guò)程中不可或缺的一環(huán)。IDC數(shù)據(jù)顯示，2022年中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模為10.1億美元，滲透率在10%左右；而到了2027年，中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到89億美元，2022年-2027年復(fù)合增長(zhǎng)率為55%。而今年也將會(huì)有越來(lái)越多的液冷數(shù)據(jù)中心落地。

展望未來(lái)，冷板式液冷的“液冷”呈現(xiàn)出離芯片越來(lái)越近的趨勢(shì)，最理想的狀態(tài)將是芯片級(jí)液冷+機(jī)柜級(jí)液冷的組合形式；浸沒(méi)式液冷雖然目前不如冷板式液冷發(fā)展快，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度出發(fā)，隨著單機(jī)柜功率越來(lái)越大，單機(jī)柜突破100KW已經(jīng)“近在眼前”，當(dāng)單機(jī)柜超過(guò)80KW，達(dá)到100KW甚至更大時(shí)，浸沒(méi)式液冷的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來(lái)了。

伴隨新的算力供給需求，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)邁入液冷時(shí)代。在市場(chǎng)火熱的追逐下，技術(shù)落地的具體挑戰(zhàn)也有望加速解決，比如安全性、硬件成本、運(yùn)維難度……冷板式液冷是當(dāng)下數(shù)據(jù)中心有效降低PUE的手段，同時(shí)其兼容性更強(qiáng)、定制化程度更低；浸沒(méi)式液冷在未來(lái)發(fā)展空間更大，市場(chǎng)增長(zhǎng)空間也更大。