當前速訊：數據中心進(jìn)入“液冷時(shí)代” 液冷技術(shù)產(chǎn)業(yè)化任重道遠

在5G等新技術(shù)的快速普及下，數據中心已成為數字經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵基礎設施和重要支撐，數據中心的建設規模和數量快速增長(cháng)，龐大的設施體量以及日益增長(cháng)的算力需求使得傳統風(fēng)冷技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足數據中心日益增長(cháng)的散熱需求，液冷幾乎成為未來(lái)新型數據中心建設的“唯一選擇”。

6月28日，中國移動(dòng)董事長(cháng)楊杰在上海世界移動(dòng)通信大會(huì )上指出，中國移動(dòng)既是技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)者，也是產(chǎn)業(yè)合作的受益者，為推動(dòng)算力在物理空間、邏輯空間、異構空間及多主體間融通發(fā)展，中國移動(dòng)正開(kāi)創(chuàng )性地部署算力網(wǎng)絡(luò )，建設新型智算中心，努力為用戶(hù)提供方便快捷、即取即用的算力服務(wù)。

算力需求井噴，數據中心作為承載數據的關(guān)鍵，為我國數字經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展提供了核心驅動(dòng)力，而促進(jìn)數據中心的綠色低碳和可持續發(fā)展也已成為“不可逆”的大趨勢。液冷技術(shù)憑借其在制冷方面節能降碳的突出優(yōu)勢，成為數據中心建設的重要選擇。中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通在此前發(fā)布的《電信運營(yíng)商液冷技術(shù)白皮書(shū)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《白皮書(shū)》)中倡議，業(yè)界應攜手解決當前液冷技術(shù)和產(chǎn)品接口規范標準不夠完善、原創(chuàng )技術(shù)不夠成熟、產(chǎn)業(yè)生態(tài)不夠健全等系列問(wèn)題。隨著(zhù)我國數字經(jīng)濟轉向深化應用、規范發(fā)展、普惠共享的新階段，電信運營(yíng)商將逐漸成為液冷生態(tài)的主導者、設計者、構筑者，推進(jìn)液冷產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐漸成熟。

數據中心進(jìn)入“液冷時(shí)代”

如聯(lián)想集團副總裁、中國區首席市場(chǎng)官王傳東所言，數據中心是數據流動(dòng)、接收、處理、存儲和轉發(fā)的“中樞大腦”，傳統風(fēng)冷技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足數據中心日益增長(cháng)的散熱需求。

中國移動(dòng)計劃建設部副總經(jīng)理商亮指出，在5G等新技術(shù)的快速普及下，數據中心已成為數字經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵基礎設施和重要支撐，在技術(shù)、政策、需求等多重力量推動(dòng)下，傳統數據中心正加速與網(wǎng)絡(luò )、云計算融合發(fā)展，向新型數據中心演進(jìn)。

華為數據中心集成解決方案首席專(zhuān)家遲九虹強調，數據中心機架年均增速超過(guò)30%，已成為賦能千行百業(yè)的重要“數字底座”。

以“東數西算”工程正式啟動(dòng)為標志，數據中心的建設規模和數量快速增長(cháng)，龐大的設施體量以及日益增長(cháng)的算力需求，使得液冷幾乎成為未來(lái)新型數據中心建設的“唯一選擇”。

2008年，IBM發(fā)布液冷超級計算機Power575，液冷技術(shù)初登場(chǎng)。2012年，聯(lián)想發(fā)布溫水水冷技術(shù)。在今年的上海世界移動(dòng)通信大會(huì )上展示的第6代溫水水冷技術(shù)，已實(shí)現了對中央處理器、圖形處理器、內存以及電源等關(guān)鍵部件的全水冷散熱設計。

雖然液冷技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了近20年，但產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的“拐點(diǎn)”卻出現在最近兩三年。我國雖然起步稍晚，但發(fā)展進(jìn)程基本與世界同步。

2011年，中科曙光率先開(kāi)始了服務(wù)器液冷技術(shù)研究;2013年推出了首臺冷板式液冷服務(wù)器原理機和首臺浸沒(méi)式液冷原理驗證機，2019年實(shí)現了全球首個(gè)刀片式相變浸沒(méi)液冷技術(shù)大規模部署。

根據賽迪顧問(wèn)的預測，逐漸增長(cháng)的數據中心算力將推動(dòng)高功率單機柜快速普及，預計2025年全球數據中心平均功率提升至25千瓦，液冷變革勢在必行，數據中心也將進(jìn)入“液冷時(shí)代”，預計2025年中國液冷數據中心的市場(chǎng)滲透率將達到20%以上。

液冷技術(shù)有多條發(fā)展路線(xiàn)

數據中心是“數字經(jīng)濟的發(fā)動(dòng)機”，也是能耗居高不下的“電老虎”。以功率密度為2.5千瓦的標準機架計算，機架規模在10000以上的超大型數據中心，每年的耗電量為億度級別，其中因散熱而消耗的電量占據了很大比例。相較于傳統的風(fēng)冷系統，液冷技術(shù)的出現從根本上改善了主設備的散熱形式，更能滿(mǎn)足高密機柜芯片級精確制冷，具有更節能、更節地、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。

按照《白皮書(shū)》的梳理，國內目前主要的液冷技術(shù)路線(xiàn)分別為冷板式、浸沒(méi)式和噴淋式。

冷板式液冷是指采用液體作為傳熱工質(zhì)在冷板內部流道流動(dòng)，通過(guò)熱傳遞對熱源實(shí)現冷卻的非接觸液體冷卻技術(shù)。在冷板式液冷系統中，服務(wù)器芯片等發(fā)熱器件不直接接觸液體，而是通過(guò)裝配在需要冷卻的電子元器件上的冷板進(jìn)行散熱。浪潮信息數據中心產(chǎn)品部副總經(jīng)理李金波指出，冷板式液冷利用冷板中流動(dòng)的冷卻液進(jìn)行非接觸式散熱，對現有服務(wù)器芯片組件及附屬部件改動(dòng)量小，是目前應用較早且技術(shù)成熟度較高的一種液冷散熱方案。

浸沒(méi)式液冷是將服務(wù)器完全浸入冷卻液中，全部發(fā)熱元件熱量直接傳遞給冷卻液，再通過(guò)冷卻液循環(huán)流動(dòng)或蒸發(fā)冷凝相變進(jìn)行散熱。其中，冷卻液循環(huán)流動(dòng)的方式為單相浸沒(méi)式液冷，冷卻液蒸發(fā)冷凝相變的方式為相變浸沒(méi)式液冷，相變浸沒(méi)式液冷控制更復雜、要求更高。

浸沒(méi)式液冷相對創(chuàng )新性較強，但驗證性不足。單向浸沒(méi)式液冷的冷卻液流速會(huì )非常慢，相變浸沒(méi)式液冷則會(huì )存在氣和液的承壓?jiǎn)?wèn)題，在技術(shù)的可靠性方面仍需要驗證。此外，浸沒(méi)式液冷使用的冷卻液不導電，但仍需要對冷卻液做持續的干燥處理。

噴淋式液冷則是用冷卻液直接噴淋芯片等發(fā)熱單元，通過(guò)對流換熱進(jìn)行散熱，一般不需要對數據中心的基礎設施進(jìn)行大幅度改動(dòng)。

液冷技術(shù)產(chǎn)業(yè)化任重道遠

數據中心液冷市場(chǎng)創(chuàng )新極為活躍，關(guān)于浸沒(méi)式、冷板式、噴淋式等多種液冷技術(shù)孰優(yōu)孰劣的討論此起彼伏。雖有“路線(xiàn)之爭”，但無(wú)論選擇哪種技術(shù)路線(xiàn)，成本仍是橫在液冷技術(shù)普惠面前的攔路虎，據業(yè)界測算，目前液冷數據中心的初期建設成本比風(fēng)冷要高出10%左右，需要1.5年才可實(shí)現總擁有成本與投資回報的平衡。

此外，《白皮書(shū)》還指出，當前液冷技術(shù)存在生態(tài)不完善等問(wèn)題。各家產(chǎn)品形態(tài)各異，產(chǎn)品規范化程度較低，難以標準化、規?；茝V應用。

談及當前液冷技術(shù)產(chǎn)業(yè)化所面臨的挑戰，浪潮信息服務(wù)器產(chǎn)品線(xiàn)總經(jīng)理趙帥特別指出，液冷技術(shù)非常復雜，涉及液冷數據中心系統架構層、液冷部件及接口層、液冷基礎設施層(液冷機柜、組件、換熱設備、室外集成冷源等)、液冷監控系統層等多方面，產(chǎn)業(yè)鏈各企業(yè)技術(shù)路徑多種多樣，產(chǎn)品規格千差萬(wàn)別，想要對液冷技術(shù)進(jìn)行標準化適配和部署的難度很大。

一個(gè)現實(shí)的問(wèn)題是，液冷技術(shù)雖然誕生較早，但此前一直處于小規模部署階段，眾多鏈條企業(yè)尚依靠“作坊式生產(chǎn)”的方式完成產(chǎn)品及服務(wù)交付，難以形成規范化、規?；l(fā)展態(tài)勢。

趙帥說(shuō)：“業(yè)界積極擁抱液冷，對液冷轉換的條件提出了更高的要求，液冷產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)變得至關(guān)重要，需要具備高度資源整合能力的鏈主企業(yè)牽頭推進(jìn)，產(chǎn)業(yè)生態(tài)才能有序發(fā)展。”

為此，浪潮信息投資建設了天池液冷基地，其核心目標是打通整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，讓液冷的生產(chǎn)制造從過(guò)去的“單兵作戰”轉變?yōu)榭膳炕?、可復制化、可規?；纳a(chǎn)方式，最終在2025年實(shí)現“風(fēng)液同價(jià)”。如今，年產(chǎn)能超10萬(wàn)臺的天池液冷基地已是亞洲最大的液冷基地，為液冷產(chǎn)業(yè)提產(chǎn)能、擴規模打造了成功的樣板。

前有液冷制造領(lǐng)域的“燈塔工廠(chǎng)”牽引，后有電信運營(yíng)商集體入局，液冷行業(yè)良性發(fā)展已有目標可循。按照《白皮書(shū)》給出的三年愿景：2023年開(kāi)展技術(shù)驗證;2024年開(kāi)展規模測試，新建項目10%規模試點(diǎn)液冷技術(shù);2025年開(kāi)展規模應用，50%以上項目應用液冷技術(shù)，推進(jìn)形成標準統一、生態(tài)完善、成本最優(yōu)、規模應用的高質(zhì)量發(fā)展格局。

標簽：