AI算力驱动散热方式变革：数据中心液冷散热技术

生成式AI和各种大模型给我们带来全新的应用体验，也对算力提出了更高的需求。对于数据中心运营管理者而言，由于GPU服务器的功率密度大幅提升，对数据中心的制冷设备和技术提出了更高要求。因此，他们除了关注算力本身之外，也更加关注数据中心功耗与散热所带来的各种问题。

一、AI算力驱动数据中心散热方式变革

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突显。我们知道，数据中心单机柜风冷的极限总功率为15kW，在机柜上架率不变下，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。

今年NVIDIA GTC2024上，英伟达正式发布了GB200旗舰级GPU，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，成为智算中心温控解决方案的必选项。

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。

北京最新发布的《北京市算力基础设施建设实施方案（2024—2027年）》对智算中心运营绿色化提出了明确的指导意义，指出本市新建和改扩建智算中心PUE值一般不超过1.25，年能耗超过3万吨标煤的大规模先进智算中心PUE值一般不超过1.15。推进本市存量数据中心升级改造，到规划期末所有存量数据中心PUE值均不高于1.35。

今年初，上海市通信管理局等11个部门联合印发《上海市智能算力基础设施高质量发展 “算力浦江”智算行动实施方案（2024-2025年）》（以下简称《方案》）提出，到2025年，本市智能算力规模超过30EFlops，占比达到总算力的50%以上。其中，在绿色智算效能方面，《方案》要求到2025年，市新建智算中心PUE值达到1.25以下，存量改造智算中心PUE值达到1.4以下。智算中心内绿色能源使用占比超过20%，液冷机柜数量占比超过50%。

实际上，浪潮、曙光、联想等服务器厂商都在先后投入到液冷技术的研发上，并推出了自己的专利产品。

二、液冷散热系统的主要优势与不足

液冷散热系统的主要优势在于较高的散热效率和更低的能耗。

我们知道，在传统风冷数据中心中，用于设备制冷散热的能耗高达40%，且散热效率并不高。受其限制，数据中心常规风冷一般设计为8-10kW的单机柜密度。由于液冷技术的导热能力是空气的25倍，带走热量是同体积空气的近3000倍，可轻松拥有30kW以上的单机柜密度。