AI浪潮下，各行业对算力的需求呈现指数级增长趋势，算力能耗也水涨船高。以至强可扩展处理器的平均TDP值（热设计功耗）为例，其已经从一代的150W提升至五代的350W。而主流GPU的TDP值也从250W增长到700W。对于AI训练服务器而言，单台设备功耗直逼10KW大关，对设备散热提出了更多挑战。
如何有效地应对AI算力功耗的持续增长，保证算力稳定、高效运行，成为数据中心建设及改造过程中不得不直面的问题。针对众多散热方式，液冷技术正以超高能效、绿色低碳等特性，成为机房的散热首选，数据中心正快步进入液冷时代。
目前数据中心主要采用哪些散热方式？
风冷散热：大多数都采用风扇散热的方式。通常，服务器会在机箱内部安装多个风扇，并通过风道设计将热空气从服务器内部吹出，以达到降温的效果。
液冷散热：液体冷却技术采用热对流或热传导的方式，通过液体的浸没或流动将发热元件的热量带走。常见的液冷方式有：冷板式、浸没式和喷淋式。
冷板式液冷是通过与装有液体的冷板直接接触来散热，或者由导热部件将热量传导到冷板上，然后通过冷板内部液体循环带走热量。而浸没式液冷则是将发热的电子元件浸没在冷却液中，依靠液体流动循环带走热量。其中，冷板式技术较为成熟，已实现规模化商用。
风冷散热和液冷散热各有哪些优劣势？
风冷散热技术成熟度高，具备成本低、无需额外组件、安全维护简单、安全性高等特点，目前仍然是改善服务器散热的低成本主流方案。不过，风冷散热已较难满足AI训练服务器等高功耗设备的散热需求。
液冷散热前期成本和维护成本相对较高，部署较为复杂。但液冷技术具有低能耗、高散热、低噪声、低TCO成本等优势。液冷技术通常更适用于需要大规模散热及注重能源效率、部署密度的应用场景。
目前政策方面对数据中心绿色节能建设有哪些要求？
2021年，工信部等部门发布《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023 年）》。在PUE（电能利用率）指标方面，该计划要求新建大型及以上数据中心PUE在2023年要降低到1.3以下，严寒和寒冷地区力争降低到1.25以下。
发改委等四部门发布的《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》也提出，到2025年，国家枢纽节点PUE进一步降到1.25 以下，绿色低碳等级达到4A 级以上。
同时，算力热点地区也不断筑高数据中心建设及升级改造要求。北京、上海、天津、广东、河北、江苏、内蒙古等省份也相继出台了有关政策。其中，北京要求到2023年，新建云数据中心PUE不应高于1.3。而上海则规定到“十五五”期间，新建数据中心PUE力争到1.25以下，既有数据中心实施改造后，力争PUE不高于1.4。
影响数据中心节能表现的因素有哪些？
制冷系统是影响数据中心节能表现的重要因素。尽可能使用自然冷却技术，减少和避免使用机械制冷成为数据中心减少能耗的关键。
根据机柜的热密度等级，数据中心可选择的冷却方式有房间空调、列间空调、机架内部冷却、液冷冷却等。相比而言，液冷技术具有制冷能效高、节约机房空间的优势。
液冷技术可直接从热源带走热量，突破了气候条件和地域的限制，可以在全国任何地区进行应用，大幅减少数据中心制冷电力消耗，进而降低PUE值。
业内有哪些厂商居于液冷领域领先地位？
从竞争格局来看，海外浸没式液冷市场的主要玩家有GRC、LiquidStack、Midas等；冷板式液冷市场主要玩家有CoolITSystems、Asetek、Motivair等，目前主要厂商在液冷技术方面还处于实验或初步应用阶段，市场并未形成绝对龙头。
中国厂商对液冷服务器技术的探索已不落后于海外企业，在大规模商业应用的经验上已经处于领先地位。其中，基于产品营收、市占率、客户反馈等指标，联想则居于第一阵营，其数据中心已经覆盖教育、科研、气象、制造等众多领域。
业内有哪些技术创新支持数据中心普及液冷？
国内IT设备厂商近年来纷纷发力液冷产品研发并取得显著成效。目前，主流液冷技术已覆盖风液冷混合、冷板液冷、浸没式液冷等领域。通过布局全栈数据中心液冷产品，主流厂商的创新液冷技术可提供从服务器、机柜、机房到数据中心的全系统液冷解决方案，实现全应用场景下差异化节能降耗。
其中，联想海神（Neptune™）温水水冷技术能够实现单机柜高密度水冷节点支持72 个，单机柜功率100kW以上。该技术通过整机柜全水冷无风扇设计，使服务器散热效率达98%，并实现90%的余热回收再利用，降低42%的能耗，数据中心PUE可降至1.1。同时，并行水路设计可降低CPU、GPU等设备的性能抖动，Linpack性能提升5-10%。
工业和信息化部第二批国家级绿色数据中心先进适用技术产品目录中，联想温水水冷服务器凭借在能源效率提升方面的突出表现成功入选。2023年11月6日，联合国工业发展组织（UNIDO）Global Call2023全球方案征集活动在第六届进博会公布评选结果，联想温水水冷技术在来自全球60多个国家的方案中脱颖而出，斩获能效优化赛道冠军（特等奖），阿里云和华北电力大学、浙江省能源大数据中心提交的技术方案分获一等奖。
目前，联想海神温水水冷技术全球部署已经超过7万套，再次夯实服务器水冷技术领域领跑者地位，持续助力数据中心绿色可持续发展。
数据中心普及液冷技术还有多远？
国家能源局数据显示，近年来数据中心耗电量持续增长，2022年已达全社会用电量的3%。预计到2025年，这一比例将达5%以上。在数据中心能耗用量加速提升及政策驱动下，PUE 优化和可再生能源替换进程加快，打造“零碳/低碳数据中心”成为产业基本面。
随着多个省市实际要求数据中心设计PUE 不高于1.2，液冷等新技术嵌入加速普及。据IDC统计，2023年上半年，中国液冷服务器市场规模6.6亿美元，同比增长超过283.3%，预计全年将达15亿美元。IDC预测，2022年-2027年，中国液冷服务器市场年复合增长率将达54.7%，2027年达到89亿美元。
可以肯定的是，在内外部环境及政策驱动下，国内数据中心的发展已经进入崭新的转型阶段。在技术方面，液冷将加速产业化，实现数据中心的风液共存，进而推动绿色数据中心全面进入液冷时代。
来源：一起联想
