2023年度液冷基礎設施市場份額達到61.3%，連續3年蟬聯行業榜首，根據《液冷數據中心白皮書》，曙光數創再次交出亮眼成績單。
智算快速發展環境下，其實不止曙光數創，整個行業的液冷正呈現高速發展態勢。曙光數創副總裁兼CTO張鵬博士在接受采訪時預測：“液冷整體滲透率目前并不高，不超過10%，但未來3到5年這個比例將快速提高，有望達到30%甚至40%。”《中國液冷數據中心市場深度研究報告》也顯示，目前中國液冷數據中心市場快速發展，預計到2027年，液冷市場將以60%的復合增長率，突破千億規模。
液冷的兩種主要技術路線——冷板式與浸沒式的發展趨勢如何，目前挑戰是什么，如何應對等成為行業熱議話題。
液冷是高效散熱必需，
大模型等人工智能快速發展下，智算產業迅速拓展，據中國信通院統計，截至2023年底，我國智算規模約69 EFLOPS，相較于2023年6月的50EFLOPS，半年時間規模增加38%，但在推動數據中心產業的同時，也給數據中心散熱帶來巨大挑戰。
GPU芯片功率不斷提升，高密度成為發展趨勢。風冷有其制冷極限，無法滿足服務器及數據中心的散熱要求，而同體積液體帶走的熱量是同體積空氣的3000倍以上，能夠高效降溫，保證芯片的安全運行。因此，液冷被公認為是算力基礎設施的標配與必然選擇。
在此基礎上，液冷應用的成本不斷降低。張鵬表示，經過測算，當數據中心機架部署密度超過10kW后，冷板式液冷系統的初始投資已經低于風冷，并且隨著運行時間的增長，TCO（總體擁有成本）優勢會更為明顯。液冷還能夠促進節能減碳，其高效率制冷的能力可大幅度減少散熱的電能消耗，讓數據中心實現低PUE，符合政策要求與綠色化發展趨勢。
尤為值得注意的是，液冷能夠激活計算的潛能，這也是其真正價值所在。張鵬指出，GPU頻率是可變的，如果制冷能力不足，為了安全穩定的運行，GPU就需要降頻，而這就影響了計算能力。換句話說，散熱能力差束縛了芯片算力的輸出。液冷可高效地解決這一問題，確保芯片計算能力的全火力輸出。“以某國產CPU芯片為例，風冷條件下2.4GHz的CPU在相變浸沒液冷環境下主頻可達到3.2GHz，處理速度提升超過30%！”張鵬說。
這些均推動了液冷應用的快速發展，行業客戶逐步增多，包括互聯網、運營商、金融等，同時，相較于改造，目前液冷的使用主要以新增的數據中心為主。張鵬表示，改造面臨很多現實問題，如維保需要結合數據中心現有情況提供更完善的方案，可靠性需進行綜合考量;如服務器有著一定的使用年限，改造投入后，企業收益能否覆蓋成本、滿足商業需要也存在一定疑慮。
冷板式是當前主流，
面向大模型的智算需求，為釋放芯片算力，液冷已經成為大趨勢。從目前應用情況來看，冷板式是液冷主流。張鵬指出，目前冷板式在液冷市場約占大概80%到90%，這是因為冷板式的成本更低，產業鏈也更為成熟，同時，冷板式與風冷在運維上差異較小，使用習慣一致，市場接受程度更高。
與之相對應的，浸沒式的運維邏輯不同，比如風冷中沒有換液等運維步驟，考慮到浸沒式的成本與后續運維，張鵬直言，目前小型數據中心不推薦上浸沒式，大型數據中心可以承擔較多的成本壓力，還可配置專門的液冷運維操作間，更適宜使用浸沒式。
不過這并不代表浸沒式“止步于此”，伴隨著芯片功率的提升，冷卻效率還要進一步提升，這將推動浸沒式，準確地說是加快相變浸沒式的廣泛應用。
據了解，國內CPU芯片功率已經達到400W，而英偉達2024年3月最新推出的B200芯片相比H100雖然算力能源效率提升了約25倍，但芯片功耗也將超過1000W。張鵬表示，相變浸沒式的冷卻效率要高于冷板式與單相浸沒式，更適合高功率的芯片散熱需求，或是終極液冷出路。
不僅如此，相較于冷板式，浸沒式還有多項優勢。如浸沒式是一站式解決方案，可靠性高，對環境的依賴性小，能夠很好的防潮防塵。同時，在服務器更新的時候，強耦合的冷板式也會被替換，浸沒式則只需要替換冷媒，這使得在成本方面浸沒式也會逐步顯示出優勢。
浸沒式應用推廣面臨多項挑戰，
技術的大規模應用轉化需要成熟的技術與產業鏈的支撐，液冷同樣如此。
具體來看，冷板式在技術上已經實現了多項突破，目前面臨的挑戰主要是產業鏈方面的，包括如何推動產品的成熟，更好的降本增效，提升可靠性等，這意味著整個行業的發展，也是挑戰。浸沒式則處于技術創新突破的時期，其技術門檻極高，目前依舊有多項技術問題沒有解決，且并非短時間內就可以解決。
這點從曙光數創的發展便能體現出來，自2011年提出液冷技術路線并啟動相關技術研究，到2017年浸沒式液冷才對外應用，曙光數創歷經6年才實現了浸沒技術的商用化，這其中有多項關鍵技術的突破。
以浸沒冷媒為例，經過長期自主研發，曙光浸沒相變液冷計算機所使用的冷媒——電子氟化液已經迭代到第三代，實現了諸多創新，具有高絕緣、低沸點、大潛熱、穩定性高、低粘度、安全性、以及環境友好（無臭氧破壞、溫室效應低）等特性，可支持浸沒相變液冷系統生命周期內可靠穩定運行。
也正是依托技術上的長期研發突破，曙光數創的相變浸沒液冷才能夠不斷應用推廣，成為目前國內唯一實現全浸式液體相變冷卻大規模商業化部署的企業，在重慶和多個東部一二線城市均有相變浸沒式數據中心的建設實踐。
面對未來更高功率的散熱要求，針對不同產業的差異化需求，浸沒式技術還要進行更深入的發展，需要企業從多方面來進行優化。
首先，需要大量的研發投入。以曙光數創為例，其以技術為導向，持續研發投入，根據財報來看，2023年研發投入共計6825.33萬元，2024年第一季度研發費用總額超1440萬元，相較于2023年第一季度同比增長超過4%。通過大量的研發投入，曙光數創有效優化了液冷散熱技術，實現了高效可靠的全?；A設施解決方案全場景覆蓋。截至2023年末，曙光數創擁有已授權相關專利135項，包含發明專利38項，軟著45項，其中與液冷相關的專利104項，軟著27項，在審發明專利31項。
其次，需要為生產做好準備。如曙光數創在山東青島建設了目前我國規模最大的液冷數據中心全鏈條產業創新基地，且已正式投產。該基地囊括研發、生產和保障三大功能區，擁有七大研發創新實驗室和四條先進生產線，實現專業的全鏈條、一站式系統解決方案的創新研發和生產，能夠有效降本增效，提升交付能力，提高保密性，推動生產發展。
最后，需要時刻跟隨客戶需求。不同的企業在應用液冷的過程中有差異化需求，如金融業對安全性的高要求，要求液冷廠商能夠依托自身技術與產品持續優化發展，以更契合客戶的發展需要，促進算力的有效供給。
綜合來看，液冷是智算快速發展趨勢下散熱的標配與必需品，能夠有效釋放芯片的計算能力，并且伴隨芯片功率的持續提升，液冷未來的發展方向是浸沒式，但浸沒式目前在技術與產業發展上依舊存在諸多挑戰，需要圍繞客戶需求，加大研發投入，完善產業鏈做好生產準備，最終滿足不同客戶對液冷的差異化需求，推動算力建設，加快智能化、數字化發展。
