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算力熱潮下的「冷」選擇:液冷漸成服務器散熱主流方式

發布 2023-7-18 上午09:27
© Reuters.  算力熱潮下的「冷」選擇:液冷漸成服務器散熱主流方式

在AI熱潮下,服務器受到市場重點關注。算力、算法和數據是AI產業發展三要素,其中AI服務器則是算力的承載體。隨著人工智能的發展,未來10年内的全球數據中心加快叠代,機構預計超過60%的雲服務都與AI應用相關。近期,工信部表示加強CPU、GPU和服務器等重點產品研發。

在服務器快速發展的趨勢下,傳統「吹風扇」的風冷技術已無法滿足數據中心日益增長的散熱需求,服務器集體「泡冷水澡」的「液冷時代」或成為未來主流的散熱方式。

算力需求促進服務器市場快速發展

根據Statista數據,2021年全球服務器市場規模達到831.7億美元,同比增長6.97%,其中AI服務器市場達到156.3億美元,同比增長39.1%。AI服務器有望成為增速最快的細分板塊,預計AI服務器市場將在2026年達到347.1億美元,5年CAGR達到17.3%。另一家機構IDC預計,AI服務器市場規模增速高於整體服務器市場規模的增速,成為全球服務器行業保持景氣增長的核心驅動力。

而在全球比拼網絡算力、服務器高速發展的時候,中國的發展速度讓世界矚目。根據IDC統計,現階段中國AI服務器市場增速領跑全球。IDC預計未來中國AI服務器市場規模仍將保持較為穩健的增長態勢,預計到2026年市場規模達到123.4億美元,2021年至2026年間的年復增速為15.82%。

在我國服務器市場快速發展的當下,工信部也在近日再次強調了服務器的重要性。

7月17日,在2023中國算力大會新聞發佈會上,工信部信息通信發展司司長謝存介紹,加強技術創新,培育良好生態。一方面,圍繞算力發展需要,增強自主創新能力,推進計算架構、計算方式和算法創新,加強CPU、GPU和服務器等重點產品研發,加速新技術、新產品落地應用;另一方面,圍繞算力相關軟硬件生態體系建設,加強硬件、基礎軟件、應用軟件等適配協同,提升產業基礎高級化水平,推動產業鏈上下遊多方形成合力共建良好發展生態。

算力潮下的「冷選擇」

在服務器行業快速發展的同時,散熱問題也擺上了台面。

1964年,IBM公司研發出世界首款冷凍水冷卻計算機System360,開創了液冷計算機先河。但此後很長一段時間,風冷仍然是主流的冷卻方式,因為和散熱需求比起來,人們更需要首先確認的是安全性。畢竟,把機器泡在水里冷卻,總是容易讓多數人望而生畏。

但在算力需求爆發下,服務器由於功率能耗越來越大,傳統的風冷散熱已逐漸跟不上當前散熱需求,此時液冷散熱方式又開始被人們關注。和風冷相比,由於液體的比熱容遠高於氣體,具有低能耗、高散熱、低噪聲、低TCO等優勢,比風冷冷卻效率更高,從技術上看,液冷的散熱效果明顯比風冷更好,所以液冷散熱開始被市場關注。

國内三大運營商中國移動、中國電信和中國聯通今年6月發佈的《電信運營商液冷技術白皮書》中指出,目標2025年50%以上數據中心項目應用液冷技術,電信行業力爭成為液冷技術的引領者、產業鏈的領航者、推廣應用的領先者。

此外,國際CPU龍頭英特爾近期推出浸沒式水冷散熱技術,解熱能力高達2000瓦,較現行AI服務器所需的700至800瓦增超一倍,並已接獲美國能源部訂單,預計未來三年内運用在美國能源部的數據中心。

業内人士認為,隨著英特爾散熱技術突破,有望推動AI等高速運算應用的發展。液冷設備的應用有利於節約電力的使用,符合減碳節約市場趨勢。機構預計2025年我國液冷IDC市場規模將突破1200億元。

從液冷的技術演進趨勢看,中信證券認為,未來的發展方向是端到端的數字化智能調節液冷系統。

隨著AI服務器和智能聯動系統的普及,櫃級全液冷搭配浸沒式液冷,以及動環監控系統和AI調節的「零碳」數據中心的合並應用,能夠進一步將數據中心的PUE(Power Usage Effectiveness的簡寫,越接近1表示能效水平越好)降低1%-10%,達到PUE1.0的水平,這將是液冷系統滿足未來環保和高效要求的最終答卷,將全面支持「數字中國」和「低碳中國」戰略。

國内三大廠商走在前列

國内方面,中科曙光(603019.SH)、浪潮信息(000977.SZ)、中興通訊(000063.SZ;00763.HK)等走在液冷技術的前列。

中科曙光及旗下曙光數創早在十幾年前就佈局服務器液冷技術領域,2019年,中科曙光實現了全球首創「刀片式浸沒相變液冷技術」的大規模部署。中科曙光在今年5月召開的業績說明會上表示,目前公司對數據中心基礎設施液態冷卻技術具有深入研究,同時擁有專業技術和產品研發體系,公司的浸沒相變液冷技術在技術指標、能效水平等方面具有優勢。公司特别提到,曙光浸沒式相變液冷技術可助數據中心實現全地域全年自然冷卻,PUE值最低可降至1.04,阿里自研的單相液冷服務器PUE是1.12。

浪潮信息是國内服務器龍頭,全球前二的服務器供應商,在液冷技術上也走在國内前列。同樣是在今年5月機構調研會上,浪潮介紹,公司已將「All in液冷」納入公司發展戰略。從公司液冷技術的儲備上看,目前公司已擁有300多項液冷技術領域核心專利,參與制定與發佈10餘項冷板式液冷、浸沒式液冷相關設計技術標準。由公司牽頭的國内首批冷板式液冷數據中心核心部件標準已通過項目評審和論證,在開放計算標準工作委員會(OCTC)獲批立項,涵蓋冷板、連接系統、冷量分配單元、監控系統等部件,其中冷板部件標準已正式發佈。

中興通訊作為國内通訊龍頭,在液冷方面也可圈可點。據報道,中興通訊建設的全液冷數據中心項目中,液冷散熱的比例已經達到了70%。公司今年1月發佈的G5系列服務器新品支持液冷散熱技術,採用冷板式液冷散熱,可實現數據中心PUE降至1.1。此外,中興通訊聯合英特爾等合作夥伴,提供一體化液解決方案。天風證券指出,中興通訊與英特爾合作,獨創性得使用了三維立體真空腔均熱板散熱技術,導熱方式從一維上升到多維,導熱面積更大更均勻,還能降低20%左右的成本。

總體來看,在算力需求加大,服務器行業發展快速趨勢下,液冷散熱或成未來主流散熱方式。浪潮信息認為,在「雙碳」戰略的大環境下,數據中心走向綠色低碳和可持續發展已成為「不可逆」的大趨勢,液冷也將成為未來新型數據中心建設的最優選擇。

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