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一、液冷技術(shù)分類與原理
1.冷板式液冷(間接接觸型)
a、原理:通過金屬冷板與服務(wù)器發(fā)熱部件(如CPU、GPU)接觸,冷卻液在冷板內(nèi)部流動帶走熱量,熱量經(jīng)二次循環(huán)系統(tǒng)(如冷卻塔)排出。
b、特點:對服務(wù)器改動小,兼容現(xiàn)有風(fēng)冷架構(gòu),適合改造場景;可解決80%的散熱問題,剩余部件仍需風(fēng)冷輔助。
c、應(yīng)用案例:浪潮信息冷板式液冷服務(wù)器、科華數(shù)據(jù)解耦型液冷方案。
2.浸沒式液冷(直接接觸型)
a、單相浸沒:服務(wù)器完全浸入不導(dǎo)電冷卻液(如礦物油),液體循環(huán)散熱,無相變過程。
b、相變浸沒:冷卻液受熱汽化,經(jīng)冷凝器液化循環(huán),傳熱效率更高,但需密封防泄漏設(shè)計。
c、優(yōu)勢:PUE可低至1.04,散熱效率是風(fēng)冷的3000倍,適用于超算中心和高密度場景。
3.其他類型
a、噴淋式液冷:液體直接噴灑至發(fā)熱部件,散熱效率高但維護(hù)復(fù)雜。
b、內(nèi)存/硬盤液冷:如浪潮“枕木架構(gòu)”方案,通過解耦設(shè)計解決高密度內(nèi)存散熱難題。
二、液冷技術(shù)的核心優(yōu)勢
1.節(jié)能高效
a、液冷數(shù)據(jù)中心PUE普遍低于1.2,較風(fēng)冷(平均PUE 1.3-1.8)節(jié)能30%-40%,如阿里云浸沒式液冷PUE達(dá)1.09。
b、液體導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的25-3000倍,冷卻效率顯著提升,支持CPU超頻和更高算力密度。
2.設(shè)備保護(hù)與穩(wěn)定性
a、減少灰塵、震動對硬件的損害,延長設(shè)備壽命;無風(fēng)扇設(shè)計降低故障率。
b、相變浸沒液冷可避免局部熱點,確保服務(wù)器滿負(fù)荷運行。
3.空間與成本優(yōu)化
a、單機(jī)柜功率密度可達(dá)100kW,空間利用率提升5-10倍,減少機(jī)房占地面積。
b、初期投資較高(比風(fēng)冷高10%-40%),但通過節(jié)能可在2.5-4年收回成本。
三、典型應(yīng)用場景
1.高密度算力中心
AI訓(xùn)練、超算(HPC)等場景,如曙光“硅立方”液冷計算機(jī),單機(jī)柜算力提升20倍。
2.老舊數(shù)據(jù)中心改造
浪潮信息提供風(fēng)液混合改造方案,復(fù)用原有基礎(chǔ)設(shè)施,小化系統(tǒng)改動。
3.綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)
科華數(shù)據(jù)冷板式方案結(jié)合自然冷源,PUE≤1.2,余熱可用于供暖或工業(yè)用途。
四、挑戰(zhàn)與未來趨勢
1.技術(shù)挑戰(zhàn)
a、標(biāo)準(zhǔn)化不足:液冷接口、冷卻液規(guī)格缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),廠商方案互不兼容。
b、維護(hù)復(fù)雜性:需防泄漏監(jiān)測、冷卻液污染控制,浸沒式維護(hù)需專用設(shè)備。
2.未來發(fā)展方向
a、成本降低:規(guī)模化生產(chǎn)與國產(chǎn)化推動,如曙光數(shù)創(chuàng)通過材料優(yōu)化降低成本。
b、智能化與解耦設(shè)計:如科華數(shù)據(jù)支持服務(wù)器與液冷系統(tǒng),獨立升級,提升靈活性。
c、余熱利用:液冷系統(tǒng)余熱回收用于建筑供暖或工業(yè)流程,提升能源綜合利用率。
五、行業(yè)實踐與廠商布局
·國內(nèi)企業(yè):中科曙光、浪潮、阿里云、華為等已實現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用,如曙光部署數(shù)萬臺液冷服務(wù)器。
·國際對標(biāo):國內(nèi)在商業(yè)化案例數(shù)量上較多,但技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍需完善。
·政策推動:工信部要求2025年新建大型數(shù)據(jù)中心PUE≤1.3,加速液冷技術(shù)滲透(預(yù)計2025年滲透率超20%)。
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