產業(yè)熱議 | 液冷優(yōu)勢、路線和未來

隨著“雙碳”目標日益迫近，在數字經濟的驅動、“新基建”和“東數西算”等政策的加持下，如何實現數據中心綠色低碳的可持續(xù)發(fā)展，成為信息通信行業(yè)必須思考和面對的問題。

液冷作為一種高效的散熱方式，通過冷卻液體替代傳統空氣散熱，能夠實現液體與服務器高效熱交換、提高制冷效率、挖潛自然冷源、降低PUE。因此，這種新型服務器散熱解決方案成為行業(yè)節(jié)能降耗的重大突破點。

展現發(fā)展成果，洞察行業(yè)“風向”，聚焦企業(yè)發(fā)展以及產品技術的最新突破，通信世界全媒體深入產業(yè)第一線，深度對話四位企業(yè)專家，共同探討液冷行業(yè)未來如何發(fā)展。

中興通訊數據中心產品線規(guī)劃總工? 翁建剛

浪潮信息數據中心產品部副總經理? 李金波

網宿科技數據中心運維總監(jiān)? 徐明微

深圳市億萬克數據設備科技有限公司全國銷售總監(jiān)? 柳星

Q、：當前液冷行業(yè)涌現出了哪些新技術、新產品？應用與推廣情況如何？

A翁建剛：液冷技術分為接觸式和非接觸式兩種，接觸式液冷是將冷卻液體與發(fā)熱器件直接接觸的一種冷卻實現方式，包括浸沒式液冷和噴淋式液冷等具體方案。非接觸式液冷是指冷卻液體與發(fā)熱器件不直接接觸的一種冷卻實現方式，包括冷板式液冷等方案。

近年來，我國液冷市場需求保持逐年增長態(tài)勢，冷板式液冷和浸沒式液冷是行業(yè)目前的兩條主流技術路線。伴隨國家“雙碳”政策實施，市場對液冷的需求逐步擴大，預計2025年冷板式液冷將在行業(yè)批量應用，2028年浸沒式液冷將在行業(yè)批量應用。

A徐明微：從液冷的行業(yè)應用及推廣來看，仍需解決兩方面問題。首先，要降低液冷系統的整體成本；其次，行業(yè)內需要建立一個完善的液冷技術生態(tài)系統，提供各種配套設備和解決方案，以滿足用戶需求并促進技術落地。

A柳星：冷板式液冷發(fā)展較早，技術更成熟、生態(tài)更完善、改造成本更低，因此目前行業(yè)應用以冷板式液冷為主。但直接接觸型液冷可最大程度上利用液體的比熱容優(yōu)勢，實現更高效制冷，未來有望占據主流市場。

Q、貴司目前對于液冷技術的戰(zhàn)略布局是什么？具備哪些優(yōu)勢？

A翁建剛：作為數字經濟的筑路者，中興通訊致力于將液冷技術應用到ICT設備以及IDC設施領域，并持續(xù)加大相關的研發(fā)和技術投入。

為此，中興通訊推出了全域冷板液冷解決方案，該解決方案具備極致節(jié)能、智能群控等優(yōu)勢，機柜功率密度可達到60KW/M2，空間利用率可提升4～10倍，WUE<1.0L/KW·H，PUE最低可至1.13，實現全域系統智能管理以及風冷、液冷系統聯動控制。

A李金波：從產品和技術成熟度、對數據中心與服務器架構的改造程度，以及部件更換、運維便捷性等角度綜合考慮，浪潮信息目前主推冷板式液冷，同時也在針對其他液冷技術進行探索實踐。

2022年，浪潮信息將“ALL IN液冷”納入公司發(fā)展戰(zhàn)略，全棧布局液冷，實現通用服務器、高密度服務器、整機柜服務器、AI服務器四大系列全線產品均支持冷板式液冷；提供液冷數據中心全生命周期整體解決方案，為用戶提供前期規(guī)劃咨詢、中期設備定制、后期交付施工的端到端服務；并建成了亞洲最大的液冷數據中心研發(fā)生產基地，構筑了研發(fā)、測試、生產、品控、交付的全鏈條液冷“智”造能力，液冷相關服務器年產量超10萬臺，實現PUE<1.1。

A徐明微：液冷戰(zhàn)略是網宿科技“2+3”戰(zhàn)略布局的創(chuàng)新引擎之一。目前，網宿科技主要依托旗下綠色云圖發(fā)力液冷方向，已推出微型邊緣液冷數據中心解決方案、中大型數據中心解決方案、集裝箱液冷數據中心解決方案以及定制化液冷解決方案等，并廣泛應用于政府、媒體、軍工、通信等領域。

在技術先進性方面，網宿科技是國內最早布局液冷技術、首批實現液冷數據中心規(guī)模商用的企業(yè)，自主研發(fā)的浸沒式液冷技術累計申請專利近百項。在產業(yè)積淀方面，網宿科技積極參與《數據中心液冷行業(yè)標準》《綠色數據中心評價規(guī)范》等多個行業(yè)標準的制修訂，具有一定的行業(yè)引領性和權威性。

A柳星：億萬克重點聚焦冷板式液冷、浸沒式液冷兩條主流產品線，致力于改變傳統數據中心的設計、建造和運營模式。

作為冷板式/浸沒式冷卻技術的先驅，億萬克的優(yōu)勢主要體現在節(jié)約成本、節(jié)能降耗、安全可靠、靜音低噪等方面。億萬克液冷解決方案相比傳統風冷的初期投資僅高20%，后期運行電費可降低40%以上，一般3年時間即可達到投資收益平衡，助力企業(yè)實現更低TCO。億萬克所有的產品均配用了公司專研高性能合成冷卻液，綠色環(huán)保、無毒無害，在數據中心的使用壽命可長達10年以上。

Q：針對冷板式液冷、浸沒式液冷和噴淋式液冷三種主要液冷技術，貴司主要聚焦哪個方面，都做了哪些努力？

A翁建剛：結合不同技術路線的市場窗口和技術成熟度，中興通訊聚焦于冷板式液冷方案的產品化和應用實踐；同時對浸沒式液冷方案進行了預研，推進冷卻液和材料兼容性測試，可以快速進行產品化實踐。

目前，中興通訊已具備方案設計、BIM深化、設備生產、工廠預制、現場交付、運維管理等端到端能力；核心產品自研，構建全域液冷解決方案；多產品線協同，打通數據中心L1基礎設施層和L2服務器以及交換機IT層。

A徐明微：基于對液冷技術應用前景的判斷，網宿科技主要聚焦于冷板式液冷和浸沒式液冷兩個方向。

首先，網宿科技在液冷技術研發(fā)上持續(xù)投入，不斷提升液冷技術的性能和效率，實現了系統和IT設備的解耦。其次，網宿科技在液冷技術領域申請了相關知識產權，擁有自己的液冷設計、制造和運維能力，并形成了穩(wěn)定的產品和解決方案。再次，網宿科技與合作伙伴開展密切合作，在數據中心的液冷方案上進行探索和實踐，打通產業(yè)鏈上下游，共同推動液冷技術的發(fā)展和應用。最后，網宿科技積極參與對液冷技術的宣傳、推廣以及行業(yè)標準的撰寫工作，提高用戶對液冷技術的認知和接受度。

A柳星：如上所述，億萬克主要聚焦冷板式液冷、浸沒式液冷兩條主流產品線，并且針對行業(yè)痛點提出了3種解決方案。針對無法規(guī)模部署的用戶，億萬克可通過風冷服務器節(jié)點內的液冷改造以及液冷機柜升級，實現“免機房部署”；對液冷有高度需求的用戶，如互聯網、金融、運營商等領域用戶，億萬克提供全棧液冷模塊化解決方案，提供全套基礎設施定制服務；針對節(jié)能性需求高、預算充裕的用戶，億萬克可提供浸沒式液冷全系統解決方案。

Q：針對目前液冷成本高、安全可靠性不足、標準不統一等問題，貴司做了哪些努力？有哪些可借鑒的經驗？

A翁建剛：創(chuàng)新方案要取得市場的規(guī)模應用，經濟效益十分關鍵。從我們的測算來看，功率密度在12KW/M2以上的液冷方案相比風冷已具備經濟優(yōu)勢，3年左右能夠實現投資收益平衡。不僅如此，隨著液冷市場規(guī)模的擴大，相關基礎設施成本也將進一步降低。

中興通訊一直在持續(xù)進行方案、產品、材料等多維度的成本優(yōu)化工作，目前已經能夠提供端到端系統方案。在行業(yè)標準維度，中興通訊積極推進行業(yè)標準制定，包括參與6項行業(yè)標準制定、多項CDCC團標和運營商企標編寫，以及多篇白皮書撰寫，以此推動液冷市場發(fā)展。

A李金波：就已有經驗來看，高標準的生產技術規(guī)范和嚴格的品控管理體系，使得浪潮信息的天池液冷產業(yè)基地能夠實現高品質產品的規(guī)?；a。浪潮信息從研發(fā)設計的初始階段入手，建立了從部件選材到加工工藝的一整套高標準生產技術規(guī)范，并具備大規(guī)模量產能力。同時，完備且嚴苛的產品測試體系，確保了高品質的產品“智”造。

此外，標準化是推進液冷數據中心發(fā)展的關鍵。通過標準化可以有效降低液冷應用的技術門檻和成本門檻，從而實現產業(yè)化、批量化。通過與液冷產業(yè)鏈上下游的緊密合作，浪潮信息積極牽頭液冷專利與標準建設，助推液冷行業(yè)良性發(fā)展。截至目前，浪潮信息擁有500多項液冷技術領域核心專利，已參與制定和發(fā)布10余項冷板式液冷、浸沒式液冷相關設計技術標準，并牽頭制定《模塊化數據中心通用規(guī)范》國家標準，牽頭立項國內首批冷板式液冷核心部件團體標準，這對液冷產業(yè)的快速發(fā)展及液冷技術的大規(guī)模普及，具有重要的指導意義。

冷板式液冷發(fā)展較早，技術更成熟、生態(tài)更完善、改造成本更低，因此目前行業(yè)應用以冷板式液冷為主。但直接接觸型液冷可最大程度上利用液體的比熱容優(yōu)勢，實現更高效制冷，未來有望占據主流市場。

A徐明微：上述問題歸結起來可看作冷卻液的選擇問題。目前冷卻液的選擇主要有兩個方向：一類是氟化液產品，另一類是合成類化工產品。兩類產品各有特點，適合不同的用戶。

為了確保產品的安全性和兼容性，網宿科技在上海嘉定云計算數據產業(yè)園區(qū)成立了“液冷實驗室”，并開展了一系列測試。此外，我們還與IT設備廠家聯合測試，并著重在液冷對IT設備兼容性、可靠性方面做了很多測試。

A柳星：標準化是推進液冷數據中心發(fā)展的關鍵。作為國內領先的浸沒式液冷科技企業(yè)，億萬克與行業(yè)40余家企業(yè)共同參編的《浸沒式冷卻液可靠性規(guī)范》已于2022年9月向業(yè)界發(fā)布。該規(guī)范明確了冷卻液在選擇、使用過程中需要關注的各項指標及測試方法，并對關鍵指標做出限定或要求，以確保浸沒式冷卻液在選擇和使用過程中安全可控，為數據中心浸沒式冷卻散熱技術的發(fā)展提供了必要依據。

Q：展望未來，您預期液冷能否完全替代風冷？還是兩者以一定比例共存？如若共存，各自的適用場景有哪些？

A翁建剛：數據中心是數字經濟的底座，數據中心的暖通架構與其業(yè)務規(guī)模、算力類型、機柜功率密度、建筑形態(tài)以及造價等因素密切相關。因此，并不存在“最佳”的暖通架構，只有“最適合”的暖通架構。

在“東數西算”“雙碳”大背景下，不斷提升的功率密度和PUE設計要求已成為行業(yè)面臨的主要問題，液冷技術具有高密低碳等優(yōu)勢，已經成為應對數據中心散熱壓力和節(jié)能挑戰(zhàn)的必由之路。

A李金波：當前，芯片功耗與服務器功耗逐步上升，與之對應的是單機柜功率密度也不斷增大。高功耗芯片、高密度服務器及單機柜密度的演進，對于傳統風冷散熱來說，既容易出現局部熱點，影響換熱性能；又需要不斷降低送風溫度，增大送風風量，影響制冷能耗。因此，傳統風冷模式在換熱性能及能耗優(yōu)化方面逐步受限。

液冷技術能夠突破風冷局限，解決數據中心高功耗、高密度散熱問題。通過有效利用自然冷源冷卻，液冷可實現數據中心PUE低至1.1，更好地促進數據中心減少碳排放。因此，液冷將成為新型數據中心的首要選擇。隨著相關標準發(fā)布并正式實施，液冷產業(yè)化進程有望順利推進，據測算，預計2025年中國液冷數據中心的市場滲透率將達到20%以上。

A徐明微：在數據中心承載能力亟需提升的當下，提升單機柜功率密度成為調和不斷增長的算力需求與有限的數據中心承載能力的關鍵。液冷技術適合提供高密算力，提升單柜部署密度，提高數據中心單位面積利用率。

從技術上看，數據中心的實際使用情況受網絡、計算、存儲等應用環(huán)境的影響，而液冷技術適合承擔其中的高算力部分。從長遠來看，應對服務器功率越來越高的趨勢，液冷技術將成為主流，占據更高比例。

A柳星：當前，風冷技術仍占據主導地位，但在技術創(chuàng)新與“雙碳”目標的共同推動下，液冷技術在數據中心的滲透率將持續(xù)提升，并成為主流冷卻技術?！峨娦胚\營商液冷技術白皮書》顯示，未來新建的IDC將全面推進液冷技術，目標是2024年開展規(guī)模測試，新建項目10%試點應用液冷技術；2025年開展規(guī)模應用，50%以上的數據中心項目將采用液冷技術。

*本文刊載于《通信世界》總第924期 2023年7月25日 第14期

原文標題：《企業(yè)共探液冷“新風向”?由技術及應用，健全體系正加速形成》

作者：包建羽（整理）

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