當前全球算力持續爆發,AI服務器需求強勁。液冷技術已成爲領先的服務器冷卻方式,行業發展空間廣闊。
隨著計算機性能的飛速提升,硬件産生的熱量也在不斷攀升。
傳統的散熱方式主要依賴散熱風扇和散熱片來降低計算機硬件的溫度;傳統風冷系統在散熱效率、噪音控制以及溫度管理方面,難以滿足高性能計算的需求。
在此背景下,液冷技術嶄露頭角。當前衆多溫控企業緊跟這一趨勢,積極布局液冷技術領域。
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液冷采用液體作爲高效散熱介質,主要有三種技術路線:冷板式、浸沒式和噴淋式。
冷板式液冷技術在業界的應用成熟度最高;浸沒式液冷散熱節能優勢明顯,在超算、高性能計算領域取得了廣泛應用,長遠更具發展空間而備受關注。
在之前的文章中,我們梳理過,本文重點介紹浸沒式液冷。
當前冷板式液冷技術産業鏈成熟度最高,其加工難度相對較低,使得其總體成本最低。
浸沒相變式液冷技術由于對系統的密封性和控制要求極高,因此其綜合成本也最高。
從解熱能力來看,相變浸沒式液冷的散熱性能最爲出色,冷板式液冷次之。
浸沒式液冷技術可以完全去除散熱風扇,從而降低噪音,並且其換熱能力強,節能效果顯著,可以將數據中心的PUE值降至1.1及以下。
浸沒式液冷技術通常需要改爲箱式部署,其部署密度一般低于冷板式液冷,同時機房配套和服務器改造的難度和成本也相對較大。
液冷服務器不同技術路線對比:
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根據熱交換過程中冷卻液是否存在相態變化,浸沒式液冷技術可分爲單相浸沒液冷和兩相浸沒液冷兩種類型。
單相浸沒式液冷技術中,液冷劑始終保持液態,與傳統的液冷系統相似。設備或組件被完全浸泡在液態冷卻劑中。冷卻劑在吸收熱量後,被泵送至熱交換器進行熱量散發,隨後被重新送回設備進行循環使用。
兩相浸沒式液冷系統通常具有更高的散熱效率,因爲蒸發相變能夠在極短的時間內有效地吸收並處理大量的熱量。
浸沒式相變換熱液冷系統選用了進口的環保專用冷媒。通過精確控制系統物理參數,能夠高效地轉移服務器內部熱量。
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浸沒式液冷技術中,冷卻液需與系統內部幾乎所有材料直接接觸,須具備出色的導熱能力,或極低導電性的特性,以確保系統的安全運行。
此外,爲了確保操作環境和操作人員的安全,冷卻液在氣味、毒性、降解難易度以及可維護性等方面也需要表現出良好的環保性和人員友好性。
目前廣泛應用于浸沒式液冷系統的冷卻液主要分爲兩大類:碳氫及有機硅類和碳氟化合物類。
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算力液冷的挑戰主要在于對服務器的改造,服務器通常對穩定性有著極高的要求。
服務器廠商在這方面具有先發優勢。隨著市場的逐步開放,第三方廠商也有望進入這一市場。
海外浸沒式液冷的發展優于冷板式液冷,且美國公司在全球占據主導地位。
海外浸沒式液冷主要布局廠商包括英特爾、微軟、3M、Google、Meta等;歐美主要的浸沒式液冷公司以GRC、LiquidStack爲代表。
國內液冷服務器市場以冷板式液冷爲主導,其中內資廠商占據主導地位。
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浸沒液冷技術主要以曙光數創(中科曙光子公司)爲代表,自2011年起,曙光數創就明確了冷板和浸沒兩種液冷技術的發展路徑,並在此基礎上,成功研制出冷板液冷數據中心基礎設備——C7000系列,以及浸沒相變液冷數據中心基礎設備——C8000系列;浪潮信息于2018年推出了小型可移動的浸沒式液冷超算TS4220LC;高瀾股份也有布局浸沒式液冷服務器熱管理解決方案;阿裏雲已于 2020年向全社會開放“浸沒液冷數據中心技術規範”。
曙光數創浸沒液冷數據中心基礎設施産品效果圖:
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從服務器廠商的市場份額來看,2023年上半年,浪潮信息市場占比位居第一,其次是甯暢和超聚變,前三名的市場份額總計約爲70%。
當前隨著算力需求持續爆發,數據中心服務器下遊需求強勁。液冷服務器各方面指標符合國家政策要求,並以其優質的性能有望正在成爲人工智能最強增長極,行業有望持續迎來廣闊的市場空間。
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