浸没式液冷:AI液冷服务器关键趋势,龙头强者恒强

翰棋说财经 2024-05-01 05:31:53

当前全球算力持续爆发,AI服务器需求强劲。液冷技术已成为领先的服务器冷却方式,行业发展空间广阔。

随着计算机性能的飞速提升,硬件产生的热量也在不断攀升。

传统的散热方式主要依赖散热风扇和散热片来降低计算机硬件的温度;传统风冷系统在散热效率、噪音控制以及温度管理方面,难以满足高性能计算的需求。

在此背景下,液冷技术崭露头角。当前众多温控企业紧跟这一趋势,积极布局液冷技术领域。

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液冷服务器技术路线

液冷采用液体作为高效散热介质,主要有三种技术路线:冷板式、浸没式和喷淋式。

冷板式液冷技术在业界的应用成熟度最高;浸没式液冷散热节能优势明显,在超算、高性能计算领域取得了广泛应用,长远更具发展空间而备受关注。

在之前的文章中,我们梳理过,本文重点介绍浸没式液冷。

当前冷板式液冷技术产业链成熟度最高,其加工难度相对较低,使得其总体成本最低。

浸没相变式液冷技术由于对系统的密封性和控制要求极高,因此其综合成本也最高。

从解热能力来看,相变浸没式液冷的散热性能最为出色,冷板式液冷次之。

浸没式液冷技术可以完全去除散热风扇,从而降低噪音,并且其换热能力强,节能效果显著,可以将数据中心的PUE值降至1.1及以下。

浸没式液冷技术通常需要改为箱式部署,其部署密度一般低于冷板式液冷,同时机房配套和服务器改造的难度和成本也相对较大。

液冷服务器不同技术路线对比:

浸没式液冷技术概览

根据热交换过程中冷却液是否存在相态变化,浸没式液冷技术可分为单相浸没液冷和两相浸没液冷两种类型。

单相浸没式液冷技术中,液冷剂始终保持液态,与传统的液冷系统相似。设备或组件被完全浸泡在液态冷却剂中。冷却剂在吸收热量后,被泵送至热交换器进行热量散发,随后被重新送回设备进行循环使用。

两相浸没式液冷系统通常具有更高的散热效率,因为蒸发相变能够在极短的时间内有效地吸收并处理大量的热量。

浸没式相变换热液冷系统选用了进口的环保专用冷媒。通过精确控制系统物理参数,能够高效地转移服务器内部热量。

浸没式液冷技术中,冷却液需与系统内部几乎所有材料直接接触,须具备出色的导热能力,或极低导电性的特性,以确保系统的安全运行。

此外,为了确保操作环境和操作人员的安全,冷却液在气味、毒性、降解难易度以及可维护性等方面也需要表现出良好的环保性和人员友好性。

目前广泛应用于浸没式液冷系统的冷却液主要分为两大类:碳氢及有机硅类和碳氟化合物类。

液冷服务器格局

算力液冷的挑战主要在于对服务器的改造,服务器通常对稳定性有着极高的要求。

服务器厂商在这方面具有先发优势。随着市场的逐步开放,第三方厂商也有望进入这一市场。

海外浸没式液冷的发展优于冷板式液冷,且美国公司在全球占据主导地位。

海外浸没式液冷主要布局厂商包括英特尔、微软、3M、Google、Meta等;欧美主要的浸没式液冷公司以GRC、LiquidStack为代表。

国内液冷服务器市场以冷板式液冷为主导,其中内资厂商占据主导地位。

浸没液冷技术主要以曙光数创(中科曙光子公司)为代表,自2011年起,曙光数创就明确了冷板和浸没两种液冷技术的发展路径,并在此基础上,成功研制出冷板液冷数据中心基础设备——C7000系列,以及浸没相变液冷数据中心基础设备——C8000系列;浪潮信息于2018年推出了小型可移动的浸没式液冷超算TS4220LC;高澜股份也有布局浸没式液冷服务器热管理解决方案;阿里云已于 2020年向全社会开放“浸没液冷数据中心技术规范”。

曙光数创浸没液冷数据中心基础设施产品效果图:

从服务器厂商的市场份额来看,2023年上半年,浪潮信息市场占比位居第一,其次是宁畅和超聚变,前三名的市场份额总计约为70%。

当前随着算力需求持续爆发,数据中心服务器下游需求强劲。液冷服务器各方面指标符合国家政策要求,并以其优质的性能有望正在成为人工智能最强增长极,行业有望持续迎来广阔的市场空间。

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