从风冷到液冷，数据中心散热方式的变革与挑战

随着AI技术的迅猛发展，数据中心对于算力的需求越来越高。据中国信通院数据显示，截至2024年6月，我国在用算力中心超过830万标准机架，算力规模达到246EFLOPS(FP32)，智算同比增速超过65%。在如此高算力的需求下，数据中心的整机密度也在不断提高。

近年来，CPU与GPU的单卡功率和服务器的整机功率密度不断提高，数据中心的散热问题成为摆在用户面前最大的挑战。如何降低数据中心的整体能耗，符合国家节能减排政策的要求，成为数据中心运营者不得不重点考虑的问题。为此，采用更加高效的液冷散热技术替代传统的风冷技术，成为未来数据中心的主要发展趋势。

数据中心散热方式的变革

传统风冷技术以空气为冷却介质，成本较低，适合小规模的数据中心。而液冷技术以液体为介质进行热交换，散热介质比热容更大，制冷量大，制冷效率高，更适用于大规模、高密度、高功耗的数据中心。

在AI算力需求的强力驱动下，数据中心GPU服务器的数量大幅增加，所带来的功耗问题日益凸显。我们知道，数据中心单机柜风冷的极限总功率通常被认为在15kW左右。这一数值是基于当前风冷技术的散热能力和数据中心的运行需求所得出的。当机柜的功率密度超过这一极限时，风冷系统的散热效率将大幅下降，无法满足数据中心的制冷需求。

那么，在机柜上架率不变的情况下，GPU服务器所带来的功率增长已经逼近单机柜的极限值。然而，GPU的功耗还在不断地增长。以英伟达发布的GB200旗舰级GPU为例，这款产品包括两个GPU内核，每个内核功耗约为1200W，同时还拥有两个Arm CPU，功耗在300W左右，那么仅仅这个产品的总功耗就达到了恐怖的2700W左右。不难发现，面对高功耗高密度场景，传统的风冷显然已经无法满足能耗和散热需求，液冷技术以超高能效、超高热密度等特点，成为智算中心散热解决方案的必选项。

除了技术层面之外，政策层面对于节能减排的紧迫性同样推动了液冷市场的快速发展。《信息通信行业绿色低碳发展行动计划（2022-2025年）》明确要求，到2025年，新建大型数据中心的电能利用效率需降至1.3以下，这一标准促使数据中心运营商重新审视和改进其散热技术和基础设施。

根据IDC的预测，2022-2027年，中国液冷服务器市场年复合增长率将达到54.7%，2027年市场规模将达到89亿美元。中国信通院数据显示，在产业链各方的推动下，中国液冷数据中心市场快速发展。过去几年保持40%的复合增长率。