算力中心液冷“革命” 黄金时代开启丨算力网风云⑱

21世纪经济报道记者孔海丽、实习生刘清怡 北京报道

AI热浪之下，算力需求飙升，高功耗背后，算力中心液冷市场迎来风口。

英伟达创始人黄仁勋表示，液冷技术将成为AI算力的下一个趋势性领域。

“AI服务器散热技术走到了关键分水岭。”曙光数创副总裁姚勇告诉21世纪经济报道记者：“目前服务器市场正逐渐从风冷向液冷转型，液冷时代拉开序幕。”

市场调查机构Omdia发布的数据显示，2023年数据中心冷却市场规模已飙升至76.7亿美元，远超预期，这一增长势头预计将持续至2028年。

与此同时，根据IDC数据，年内中国液冷服务器市场规模达15.5亿美元，同比增长52.6%，预计2023-2028年，中国液冷服务器市场年复合增长率45.8%，2028年市场规模将达到102亿美元。

目前，全国多地正加快建设液冷智算中心，大湾区、长三角、京津冀均有落地。从人工智能和绿色电力的发展趋势来看，大型算力基础设施尤其是智算中心的建设，将推动液冷生态快速发展，市场空间有望大幅提升。

不过，根据业内观察，目前液冷技术的产业生态和系统架构尚在演进，距离全面推广和应用还有很长一段路要走。

液冷技术走到黄金节点

具体来看，光模块、AI服务器、AI芯片、交换机和冷却设备是组建AI算力的五大必备硬件。

在冷却模块，与传统风冷技术相比，液冷技术散热介质比热容更大，制冷量大，制冷效率高，因此成为提升数据中心效能的重要条件。

据姚勇介绍，风冷是以空气为冷却介质，成本较低，适合小规模数据中心；液冷是以液体为介质进行热交换，例如利用水、乙二醇水溶液、空气制冷剂等进行散热。液冷散热速度和效率更高，但结构更复杂、成本更高，适合大规模数据中心和智算中心。

据浪潮信息数据，液体导热能力是空气的25倍，同体积液体带走的热量是同体积空气的近3000倍。而且，液冷设备的占地面积也更小，使算力中心能在有限的空间内部署更多的节点，从而提高计算能力密度。

中国信息通信研究院云计算与大数据研究所发布的《算力中心冷板式液冷发展研究报告(2024 年)》中透露，某算力中心引入了冷板式液冷系统，将其应用于高密度计算节点。在传统空气冷却技术下，每个机柜的功率密度仅为8-10kW，而在采用冷板式液冷技术后，单机柜的功率密度提升至33kW，可支持128颗CPU，单机柜最大支持66kW供电，实现计算能力的飞跃性提升。

液冷技术的优势还在于能耗低。相较风冷系统，液冷系统中没有压缩机、风机等高耗电器件，仅需水泵、传感器等少量耗电器件，因此能降低整个算力中心的能源消耗和PUE值。

PUE即电能利用效率，指数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源之比。PUE值越接近于1，则代表算力中心的绿色化程度越高。工业和信息化部、国家发改委、财政部等七部门联合印发的《信息通信行业绿色低碳发展行动计划（2022-2025年）》提出，到2025 年，全国新建大型、超大型数据中心PUE降到1.3 以下，国家枢纽节点进一步降到1.25以下，绿色低碳等级达到4A级以上。

财信证券数据显示，采用传统风冷方案的数据中心PUE一般在1.5左右，而液冷方案能够将数据中心整体PUE降低到1.05-1.2左右。“PUE是很关键的因素，如何在发达地区降低PUE，液冷是更好的解决方案。”世纪互联AIDC产品解决方案总经理程汉生向21世纪经济报道记者表示。

这也就意味着，无论是从提升效率还是降低能耗角度考虑，液冷都是产业的未来趋势。

姚勇补充说，目前数据中心温控仍以风冷为主，随着AI的大规模发展，带动算力需求提升，芯片和服务器功率逐步升级，将超出风冷散热能力范畴，“芯片的工作温度是八九十度，一定空间里高密度部署高功率芯片，最后决定算力水平的有可能不是半导体技术，而是散热技术。”

2023年6月，中国移动、中国电信、中国联通三大运营商联合发布的《电信运营商液冷技术白皮书》提出，2025年50%以上数据中心项目应用液冷技术，这也将有效推动液冷行业的高速发展。

产业端积极布局

Omdia称，AI驱动的需求和高密度基础设施创新的推动，将液冷行业带入重要转折点。

从产业端来看，需求方与供应方对液冷的部署均有明显增长。

粤港澳大湾区一体化数据中心项目作为大湾区首个大规模全液冷智算中心已经正式完工；上海临港智算园区首个国产单池万卡液冷算力集群已经投入商业运营；京津冀智算中心超大规模算力集群也是国产先进液冷智算中心；中国移动智算中心（呼和浩特）则是全球运营商最大单体液冷智算中心。

“算力服务器正朝着液冷技术迭代，华为昇腾系列下一代产品是液冷技术，英伟达下一代产品基本也都是液冷，算力基础设施厂商都在加速推进液冷技术。”程汉生透露。

国内算力基础设施厂商里，中科曙光、华为、浪潮信息、联想、新华三、超聚变等，均在液冷技术上有所突破。

中科曙光在冷板式液冷技术、刀片式浸没相变液冷技术方面均有部署，根据中科曙光官方数据，目前全国有超过58%的液冷数据中心选择了中科曙光的技术方案。

联想集团方面告诉21世纪经济报道记者，其液冷技术覆盖了风液冷混合、全液冷、整机柜液冷、单相浸没式液冷主流液冷技术，其中，联想自主研发的温水水冷技术是全球首创通过去离子水对数据中心服务器进行散热的液冷解决方案，目前其温水水冷技术在高性能计算领域全球部署已超过7万套。

液冷技术是未来方向，但仍有一些关键问题制约着液冷技术的全面推广和应用。

前述《电信运营商液冷技术白皮书》指出了液冷产业目前面临的挑战，包括业内尚无服务器与机柜统一接口规范标准，机柜与服务器深度耦合，各家服务器设备、冷却液、制冷管路、供配电等产品形态各异，不同厂家产品不能相互兼容；二是液冷系统架构尚在演进，制冷与供电存在分布式、集中式不同架构；三是与传统风冷产品比较，液冷存在初期投资高、全生命周期成本高等问题，影响产品的规模应用与推广。

另外，根据中数智慧信息技术研究院（CDCC）的调查，液冷技术研发人员、液冷产品厂商、液冷用户等受访者认为，目前最需要改进的问题为技术安全性和可靠性、成本控制以及液冷系统的运维和管理，76％的受访者认为，液冷技术的持续创新和成本控制是行业发展的关键。

但AI服务器行业走向液冷的大趋势已经确认。姚勇告诉21世纪经济报道记者，随着AI、云计算等技术升级，数据中心功率密度会继续提升，液冷是解决高密问题的有效途径，预计三年之后，液冷和风冷将平分天下。