中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：美國(guó)雜志近期報(bào)道稱，隨著人工智能與加密貨幣等高性能應(yīng)用的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心正面臨日益嚴(yán)峻的散熱壓力，傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)已逐漸逼近物理極限2025年09月26日 來(lái)源： 中國(guó)石化報(bào) 作者: 燕春暉
美國(guó)《化學(xué)與工程新聞》雜志近期報(bào)道稱，隨著人工智能（AI）與加密貨幣等高性能應(yīng)用的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心正面臨日益嚴(yán)峻的散熱壓力，傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)已逐漸逼近物理極限。在這一背景下，液冷技術(shù)憑借更高的散熱效率和能耗優(yōu)化潛力，成為新一代冷卻解決方案的主流方向。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Dell’Oro Group數(shù)據(jù)顯示，目前液冷系統(tǒng)年銷售額約20億美元，預(yù)計(jì)到2030年將增長(zhǎng)至70億美元。
數(shù)據(jù)中心約40%的能耗用于冷卻，傳統(tǒng)風(fēng)冷所依賴的蒸發(fā)冷卻塔不僅耗電，而且需要消耗大量水資源。國(guó)際能源署（IEA）統(tǒng)計(jì)表明，在愛(ài)爾蘭等集中區(qū)域，數(shù)據(jù)中心電力消耗占比已高達(dá)17%，2026年可能進(jìn)一步升至30%，冷卻技術(shù)升級(jí)迫在眉睫。而當(dāng)前AI服務(wù)器的單機(jī)架功率已超過(guò)140千瓦，遠(yuǎn)超風(fēng)冷技術(shù)的承載能力。
目前液冷技術(shù)主要有3類，包括冷板冷卻、單相浸沒(méi)冷卻和雙相浸沒(méi)冷卻。其中冷板冷卻通過(guò)在芯片表面加裝金屬冷板，借助內(nèi)部循環(huán)的冷卻液（通常為水與丙二醇或聚乙二醇的混合液）將熱量帶出，經(jīng)外部散熱后循環(huán)使用，單機(jī)架冷卻能力可達(dá)75千瓦。微軟與WSP Global公司的研究顯示，該技術(shù)可降低15%的能耗和31%的水耗。冷板冷卻目前占液冷市場(chǎng)80%~90%的份額。
單相浸沒(méi)冷卻采用碳?xì)浠衔镱惖慕^緣介電流體（如聚α-烯烴），服務(wù)器完全浸沒(méi)在液體中，熱量由流體吸收并經(jīng)冷卻系統(tǒng)排出后回流，單機(jī)架散熱能力可達(dá)到200千瓦。該技術(shù)可降低15%的能耗與45%的用水，具備溫度穩(wěn)定、無(wú)風(fēng)扇噪聲、防塵等優(yōu)勢(shì)。
雙相浸沒(méi)冷卻使用沸點(diǎn)約50攝氏度的氟化液，發(fā)熱使液體汽化，蒸汽經(jīng)冷凝還原為液體，利用相變潛熱實(shí)現(xiàn)高效冷卻，散熱性能優(yōu)于單相浸沒(méi)冷卻，可實(shí)現(xiàn)20%的能耗降低和48%的節(jié)水效果，是目前能效最高的液冷方案。但氟化液存在潛在的環(huán)境爭(zhēng)議，且需專用浸沒(méi)槽和兼容元件，改造成本較高。
針對(duì)不同液冷路徑，能源化工企業(yè)已開(kāi)發(fā)多種專用流體，重點(diǎn)關(guān)注絕緣性、熱穩(wěn)定性和環(huán)保性。例如，?？松梨诨诰郐?烯烴推出高閃點(diǎn)冷卻液；殼牌則通過(guò)氣制液技術(shù)生產(chǎn)出獲英特爾認(rèn)證的流體?？颇焦荆–hemours）開(kāi)發(fā)的氫氟烯烴（HFO）類氟化液Opton 2P50，沸點(diǎn)適配服務(wù)器運(yùn)行溫度，已與NTT數(shù)據(jù)集團(tuán)等開(kāi)展測(cè)試。
浸沒(méi)式液冷為應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心的高熱密度提供了有效路徑。冷板冷卻因兼容性強(qiáng)占據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)主流，但隨著機(jī)架功率持續(xù)上升，浸沒(méi)式液冷優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯——單相浸沒(méi)已在加密貨幣領(lǐng)域應(yīng)用多年，可實(shí)現(xiàn)低溫超頻運(yùn)行；雙相浸沒(méi)則因優(yōu)異的能效表現(xiàn)，有望成為超高功率場(chǎng)景的重要選項(xiàng)。據(jù)Dell’Oro Group預(yù)測(cè)，雙相冷板可能早于雙相浸沒(méi)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，雙相浸沒(méi)或?qū)⒊蔀槌咝阅軘?shù)據(jù)中心的必然選擇。
