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液冷技術:高熱密度數(shù)據(jù)中心散熱新范式,重構(gòu)算力基礎設施溫控格局
發(fā)布時間:2026-02-02
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在云計算、大數(shù)據(jù),尤其是人工智能技術的高速創(chuàng)新與迭代下,承擔海量數(shù)據(jù)計算、存儲與算力輸出的數(shù)據(jù)中心,正面臨前所未有的性能與散熱雙重挑戰(zhàn)。為適配業(yè)務爆發(fā)式增長需求,數(shù)據(jù)中心基礎設施與 IT 設備的算力密度持續(xù)攀升,傳統(tǒng)風冷空調(diào)系統(tǒng)已難以應對高熱密度散熱痛點,而液冷技術憑借遠超風冷的散熱效率與更低能耗表現(xiàn),成為破解行業(yè)瓶頸的核心方案,逐步成為下一代數(shù)據(jù)中心溫控的主流選擇。
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隨著 AI 大模型、物聯(lián)網(wǎng)、機器學習等技術的深度落地,數(shù)據(jù)中心服務器 CPU、GPU 等核心器件的算力與功耗同步飆升,設備運行溫度持續(xù)走高,傳統(tǒng)空氣冷卻的散熱能力已觸達上限。作為計算機冷卻領域的革新性技術,液冷不僅能輕松應對更高功率密度的散熱需求,還具備運行潔凈、低噪靜音、綜合成本更低等核心優(yōu)勢,徹底打破風冷技術的應用局限。相關研究數(shù)據(jù)顯示,在浸沒式液冷市場中,高性能計算領域已占據(jù)第二大市場份額,成為液冷技術規(guī)模化落地的核心應用場景。

一、液冷技術:深耕半世紀的高效散熱方案

液冷是以高比熱容液體作為熱量傳輸介質(zhì),為服務器等 IT 設備提供散熱支持的冷卻方式,并非新興技術。早在上世紀 60 年代,IBM 大型計算機就已采用水冷技術實現(xiàn)核心器件散熱,歷經(jīng)數(shù)十年技術迭代,如今液冷已從早期小眾應用,逐步拓展至高性能計算、云計算、AI 算力中心等核心場景,成為適配高熱密度算力需求的主流溫控方案。

二、液冷技術核心分類:按接觸方式劃分兩大路徑

依據(jù)液體與發(fā)熱器件的接觸形式,液冷技術主要分為間接接觸型液冷直接接觸型液冷兩大類,其中冷板式液冷是間接接觸型的典型代表,也是當前行業(yè)應用最成熟的技術路徑。
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冷板式液冷:成熟度領先的氣液混合散熱方案

冷板式液冷的核心原理,是將服務器 CPU、GPU 等主要發(fā)熱器件固定于專用冷板表面,通過冷板內(nèi)部循環(huán)流動的液體,直接帶走器件運行產(chǎn)生的熱量,實現(xiàn)精準散熱。由于服務器硬盤、電源等輔助發(fā)熱部件仍需依靠風扇驅(qū)動空氣散熱,因此搭載冷板式液冷的服務器也被稱為 “氣液雙通道服務器”。
經(jīng)過多年技術迭代與實踐驗證,冷板式液冷技術已趨于成熟,在近年開放數(shù)據(jù)中心峰會中,BAT 等互聯(lián)網(wǎng)頭部企業(yè)均已展示自研冷板式液冷服務器,驗證了技術的可行性與先進性。該技術對現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心架構(gòu)改造影響極小,無需大規(guī)模調(diào)整機房布局與基礎設施,同時兼具低噪音、高能效、低總體擁有成本(TCO)等優(yōu)勢,可有效解決中高熱密度數(shù)據(jù)中心的散熱難題,是當前數(shù)據(jù)中心溫控升級的過渡性優(yōu)選方案。
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三、液冷規(guī)模化落地:三大核心挑戰(zhàn)待突破

盡管液冷技術具備風冷無法比擬的核心優(yōu)勢,且市場需求與產(chǎn)業(yè)驅(qū)動力已為其大規(guī)模應用奠定基礎,但在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心體系中全面部署,仍面臨三大現(xiàn)實阻礙,制約技術普及速度。

1. 行業(yè)標準缺失,規(guī)范體系待完善

當前液冷技術,尤其是浸沒式液冷,在數(shù)據(jù)中心領域的大規(guī)模商用案例仍較為有限,尚未形成統(tǒng)一的國家或行業(yè)標準,缺乏對技術參數(shù)、產(chǎn)品規(guī)格、施工規(guī)范、運維標準等維度的明確界定。標準體系的空白,導致液冷產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、廠商技術路線各自為戰(zhàn),不僅增加了行業(yè)協(xié)作成本,也讓下游客戶難以形成統(tǒng)一的選型與應用標準,制約技術規(guī)?;茝V。

2. 適配現(xiàn)有機房,空間利用率受限

現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的物理基礎設施,均基于傳統(tǒng)風冷系統(tǒng)架構(gòu)設計,從樓體承重、機房層高,到機柜布局、運維通道,均圍繞風冷設備與氣流組織規(guī)劃。而浸沒式液冷需配備專用液體容器,同時為保障運維人員操作便利性,需預留更大操作空間,必然導致機房空間利用率下降;冷板式液冷雖改造幅度較小,但仍需適配管路布局與冷板安裝,對機房局部空間與承重也提出新要求,與現(xiàn)有基礎設施的適配性不足。

3. 制冷顆粒度細化,運維復雜度提升

傳統(tǒng)風冷系統(tǒng)以機房、機柜組為核心制冷單元,顆粒度較大,運維管理相對簡便;而液冷技術的制冷顆粒度可細化至機柜級、服務器級,甚至芯片級,散熱單元更精細、系統(tǒng)架構(gòu)更復雜。這不僅增加了液冷管路、冷板、密封組件等硬件的運維難度,也對運維人員的技術能力提出更高要求,一旦出現(xiàn)泄漏、流量異常等問題,排查與修復流程更繁瑣,運維成本與風險同步上升。
液冷技術的出現(xiàn),既是對現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心制冷架構(gòu)的顛覆性挑戰(zhàn),也是推動行業(yè)綠色化、高效化升級的重大機遇。隨著技術持續(xù)迭代、標準體系逐步完善、產(chǎn)業(yè)生態(tài)不斷成熟,液冷將逐步破解落地瓶頸,從高性能計算等小眾場景,走向通用數(shù)據(jù)中心規(guī)?;瘧茫跀?shù)據(jù)中心溫控領域占據(jù)核心地位,成為支撐 AI 時代算力基礎設施高效運行的關鍵支撐。
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