服务器液冷技术和风冷技术的区别分析

我国液冷技术起步稍晚于国外，但起步后发展迅速，后期与国外发展进程基本同步，并且在液冷规模试点应用方面积累了丰富经验。根据中国液冷数据中心发展白皮书​，2017年，华为推出FusionServer液冷解决方案；2018年，阿里巴巴在其自建的张北数据中心部署浸没式液冷系统；2019年，中科曙光实现了全球首个“刀片式浸没相变液冷技术”的大规模部署，其单机柜功率密度达160kW，TC4600E-LP液冷刀片服务器液冷部分PUE低于1.1。

服务器的冷却方式分为风冷技术和液冷技术两种，风冷技术使用空气作为冷媒，通过空气与发热部件接触换热实现散热的冷却方式；而液冷技术则是以液体作为冷媒的冷却方式，利用液体将数据中心IT设备内部元器件产生的热量传递到设备外，从而冷却IT设备。

针对液冷技术，按照液体与发热器件的接触方式,大致分为冷板式(间接接触)、喷淋式和全浸没式(直接接触)。冷板式是将液冷冷板固定在服务器的主要发热器件上,依靠流经冷板的液体将热量带走达到散热目的；喷淋式液冷是在机箱顶部储液和开孔,让冷却液对发热体进行喷淋,达到设备冷却的目的；浸没式液冷是将发热元件直接浸没在冷却液中,依靠液体的流动循环带走服务器等设备运行产生的热量。

针对不同的应用场景，液冷技术相对于风冷技术存在以下优劣势：散热效率方面，液冷技术的散热效率高于风冷技术，有利于将热量传递到设备外；适应环境方面，相比风冷散热，液冷散热技术可以适应多粉尘等恶劣场景，有效避免充电模块故障率高和噪音大的问题；噪音方面，相比风冷散热，液冷散热技术没有风扇，噪音更低；能源效率方面，液冷技术相比风冷技术能够更好地降低PUE值，从而达到节能减排的目的。

AI新阶段算力需求大幅提升：随着AIGC的不断发展，大模型所需要的参数和训练数据量和深度学习时期相比，有了数量级的提升。奇异摩尔产品及解决方案副总裁祝俊东表示：以GPT-3为例，1750亿的模型参数，45TB的训练数据集，是之前的10倍以上。算力需求的持续扩大需要相关硬件的完善，从而加快数据中心的建设落地，而液冷设备作为数据中心的基础配套设施，其需求量会随之提升。

今年以来，AI的发展迎来了一个小高潮，先是ChatGPT登陆苹果商店，成为了史上突破百万用户最快的应用程序；之后谷歌、华为、百度、科大讯飞等纷纷推出自己的大语言模型；其次Apple Vision Pro的强势推出标志着正式进入空间计算时代；而在刚刚过去的英伟达COMPUTEX 2023大会上，超级计算机GH200的全面量产又无疑为AI的持续发展提供了强劲的硬件支持。

在新工业革命的背景下，大数据、算力、算法等快速迭代，正驱动人工智能进入新阶段，这也推动着AI架构不断革新，得益于此，AI服务器规模不断扩大，集群数量不断增多。目前架构类型主要分为三种：中小型、中型和大型，分别对应的集群规模是1000台、2000台、2000—18000台。据华经产业研究院统计，2020年全球AI服务器市场规模为122亿美元，预计到2025年全球AI智能服务器市场将达到288亿美元，5年CAGR达到18.8%。

服务器的应用场景和大数据中心密不可分，服务器是大数据中心的重要组成部分，据前瞻产业研究院测算。服务器在数据中心建设中的占比高达69%。在高算力需求下，数据中心规模不断扩大，进而提高服务器的整体需求。

据中国信通院数据，我国数据中心市场规模在2021年达到1500亿元左右，近三年年均复合增速达到30.69%。随着我国各地区各行业数字化转型的深入，我国数据中心规模将保持持续增长态势，预计在2023年将达到2470亿元。

截至2022年4月，我国数据中心行业市场集中度较高，以三大电信运营商为主。凭借其网络带宽和机房资源优势，三大电信运营商市场份额占比超60%，其中中国电信市场份额为34%，中国联通市场份额为18%，中国移动市场份额为10%。

目前发展的散热冷却技术主要有风冷和液冷两大类，其中风冷包括自然风冷和强制风冷，适用的机柜功率密度较低；液冷分为单相液冷和相变液冷。散热冷却系统所采用的冷却介质、冷却方式不同，移热速率差距大。传统风冷最高可冷却30 kW/r的机柜，对于30 kW/r以上功率密度的机柜无法做到产热与移热速率匹配，会使机柜温度不断升高导致算力下降甚至损害设备。因此，在机柜功率密度不断提高的大数据时代，要求散热冷却设备及方式的不断创新，提升移热速率。

液冷利用液体的高导热、高传热特性，在进一步缩短传热路径的同时充分利用自然冷源，实现PUE小于1.25的极佳节能效果。由此可见，液冷的制冷效率更高更适合高功率数据中心，液冷或成必选项。

根据中国信通网，冷板式液冷产品相关企业包括：谷歌、IBM、中科曙光、腾讯、百度、京东、华为等；浸没式液冷产品相关企业包括：Facebook、英特尔、微软、中科曙光、阿里巴巴、施耐德、3M、高澜、英维克、维谛技术等；喷淋式液冷产品相关企业包括：长城、广东合一。

从液冷数据中心基础设施产品的比例来看，冷板式液冷仍是行业主流方案，浸没式液冷数据中心基础设施比例将逐步提升。根据赛迪顾问数据，2019年冷板式液冷产品和浸没式液冷产品在市场上的占比分别为82%和18%。冷板式液冷技术发展较早，目前冷板式液冷数据中心产品在市场上占比较高，但浸没式液冷是直接接触的制冷方式，相较于冷板式液冷，更大程度上利用液体的比热容特点，制冷效率更高，可有效降低数据中心PUE。

根据观研报告网发布的《中国液冷设备行业发展趋势研究与未来投资分析报告（2023-2030年）》显示，在市场竞争方面，由于国内外数据中心基础设施厂商液冷技术普及率较低，市场参与者较少，尚未形成较强龙头，市场竞争格局未定，同时在加上我国对数据安全具有严格的保护政策，国外企业进入困难。目前，我国液冷设备行业内具有竞争性的企业主要有华为、阿里巴巴、联想、浪潮信息、广东合一、戴尔中国等，其中中科曙光、华为、阿里和联想处于市场领导者地位。

2023年6月5日，IDC发布的《中国半年度液冷服务器市场（2022下半年）跟踪》报告显示：2022 年中国液冷服务器市场规模达到 10.1 亿美元（71.8 亿元人民币），同比增长 189.9%。从厂商销售额角度看，浪潮、超聚变、宁畅位居前三，占据了七成左右的市场份额。  

文章出处：【微信公众号：】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。