传统的风冷技术已经无法满足数据中心日益增长的散热需求。相比之下，液冷技术具有更高的冷却效率，能够有效地解决高密度集成带来的散热问题。

液冷技术将是未来散热主流选择

液冷技术是指使用液体取代空气作为冷媒，与CPU、芯片组、内存条以及扩展卡等发热部件进行热交换，带走热量的技术。这种技术具有低能耗、高散热、低噪声、低TCO等优势，比风冷冷却效率更高。目前液冷技术主要分为冷板式、喷淋式和浸没式。

其中，浸没式技术的成本较适中，空间利用率与可循环方面具有较好的表现，特别是在散热效率方面显著高于前两者。

此外，液冷设备的应用有利于节约电力的使用，符合减碳节约市场趋势。机构预计2025年我国液冷IDC市场规模将突破1200亿元。

因此，在政策、技术与经济性三重因素的共同推动下，液冷正在快速替代风冷，几乎要成为数据中心散热的唯一选择。

液冷成本有望继续下降

据媒体报道,采用液冷技术的中兴通讯数据中心项目,已达到70%的液冷散热比例,PUE值降至1.1,实现高效节能。联想推出的海神温水全水冷技术,通过优化液体进出温度,可将PUE值降至1.1以下。 液冷技术在数据中心领域并非新生事物,早在上世纪60-90年代就有应用。但随后芯片功耗下降,液冷技术被“冷落”。如今,后摩尔定律时代的高功耗芯片与服务器,以及AI训练模型带来的“暴力计算”再次唤醒了液冷技术。各大服务器厂商纷纷推出液冷产品,以应对高密度、高功耗与高温的难题。

液冷技术虽然可以有效控制服务器温度,降低PUE值,但其高昂的成本也是数据中心运营方在采用时需要考虑的因素。液冷系统建设成本约是风冷系统的3-10倍。此外,液冷技术也面临泄漏、腐蚀等安全隐患,需要在设计与运营阶段加强监控与维护。 总体来说,液冷技术正在成为数据中心散热与节能的趋势。但其高成本与安全风险也是限制其大规模推广的障碍。未来,随着行业标准的形成与技术的进步,液冷技术有望在更多数据中心得到广泛应用,助力产业数字化转型。

那么,液冷技术将如何在降低成本与提高安全性之间取得平衡,这也值得我们持续关注。 数据中心的挑战与转机——液冷技术实现突破 数据中心面临的最大问题是芯片发热过快,寿命减半和故障率增加。风冷技术已经难以为继,单机柜15-25千瓦的功率密度已经接近风冷极限。主流芯片的功耗超过每平方厘米90瓦,机柜密度加大带来制冷系统成本上升。另一方面,国家政策要求数据中心2023年PUE不高于1.4,2025年不高于1.3,目前平均PUE为1.5,地方政策提出更严格要求。

相比之下,液冷比热容量是风冷的1000倍,PUE接近1.0甚至1.1。新华三已经推出PUE接近1.0的液冷服务器。新华三液冷服务器产品经理何伟宇认为,随着产品迭代和机柜功率密度提高,一线城市对空间和散热需求更严苛,风冷机房制冷效率限制新技术和高算力演进,推动液冷技术在数据中心发展。液冷已成行业共识和发展趋势。去年被称为液冷元年,今年更多客户接受液冷,渗透率可达20-30%。海外液冷厂商先发优势,中国厂商实现突破。

2015-2018年,中科曙光、华为、联想和阿里实现液冷服务器大规模商业应用,实现超车。据研究,中科曙光市场领先,华为、阿里和联想紧随。液冷三年前还是“黑科技”,现在进入拓展期,原因是成本可控。液冷技术分间接接触型和直接接触型。冷板式液冷是典型间接接触型,直接接触型主要是浸没式和喷淋式液冷。冷板式液冷芯片等发热部件不直接接触液体,操作性强,目前最成熟和广泛应用,成本最低。测算显示,一定功率密度下,液冷相比风冷具经济优势,3年内投资收益平衡。液冷市场扩大,基础设施成本下降。

数据中心配套前景广阔

数据中心规模不断扩大，推动冷却技术升级。数据中心主要职能是数据的接收、处理、存储与转发；根据《“十四五”信息通信行业发展规划》，到 2025 年，全国数据中心算力将达到 2020 年的 3.3 倍。随着市场对算力的需求不断增长，散热冷却系统移热 速率亟需与产热速率匹配。正是由于这个原因，为了减少耗能，这部分的市场需求倒逼冷却技术的不断升 级； 根据绿色高效数据中心公众号显示，IT设备将99%以上的电能转换为热能，而其中 70% 的热能需数据中心 通过散热冷却系统移除，进一步增加了数据中心的用电消耗。作为辅助单元，散热冷却系统在大型数据中 心的电能消耗与IT 设备电耗基本相当。由此可见，数据中心的散热冷却系统具有极大的节能潜力。数据中 心散热冷却技术的突破创新，是实现全行业绿色低碳发展的关键。

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。

目前国内已有中科曙光、绿色云图、联想、浪潮和华为等涉足液冷领域。目前，由于适应场景、冷却液价 格和改造成本，液冷技术并未大面积普及。未来随着GPU运算占比的增加和服务器密度的不断增加，液冷 将是代替风冷的必然选择； 根据赛迪顾问的数据，以液冷数据中心对传统市场进行替换作为市场规模测算基础，结合华为、阿里巴巴 和中科曙光对液冷数据中心的替换率调查，保守测算出2019年中国液冷数据中心的市场规模为261亿元，乐观估计为351亿元，2025年我国液冷数据中心的市场规模将破1200亿元。