算力浪潮下的冷静计算

　　打游戏打到手机滚烫卡机的经历或许很多人都曾有过，小到芯片，大到服务器，都面临一个关键问题——散热。如今AI点燃算力需求，而数据中心是“数字经济的发动机”，也是能耗居高不下的“电老虎”，传统“吹风扇”的风冷技术已无法满足数据中心日益增长的散热需求，电芯集体“泡冷水澡”的“液冷时代”将至。 中国移动、中国电信和中国联通6月发布的《电信运营商液冷技术白皮书》中指出，目标2025年50%以上数据中心项目应用液冷技术。英特尔近期推出浸没式水冷散热技术，解热能力高达2000瓦，较现行AI服务器所需的700至800瓦增超一倍，并已接获美国能源部订单，预计未来三年内运用在美国能源部的数据中心。业内人士认为，随着英特尔散热技术突破，有望推动AI等高速运算应用的发展。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。 分析人士认为，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。和风冷相比，由于液体的比热容远高于气体，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。与前两者相比，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。 据华创证券梳理，液冷产业生态涉及产业链上中下游，包括上游的产品零部件提供商、中游的液冷服务器提供商及下游的算力使用者。 海外液冷厂商具有先发优势中科曙光和华为等中国厂商后来居上实现突围 AIGC发展有望对算力带来爆发式的增长需求，算力提升带来更高的芯片散热需求，有望带来芯片级液冷需求爆发。招商证券梁程加等4月11日发布的研报指出，从液冷历史来看，海外厂商具有先发优势，中国厂商后来居上实现突围。 具体来看，1964年，IBM公司研发出世界首款冷冻水冷却计算机System360，开创了液冷计算机先河。2008年，IBM重回液冷，发布了液冷超级计算机Power575。2009年，Intel推出了矿物油浸没散热系统。2011年，中科曙光率先开始了服务器液冷技术的探索与研究，并于2013年完成了首台冷板式液冷服务器原理机和首台浸没式液冷原理验证。2015-2018年，中科曙光、华为、浪潮信息、联想、阿里巴巴等一众国产厂商先后实现了液冷服务器大规模商业应用项目的落地，实现弯道超车。 目前中国厂商对液冷服务器技术的探索已不落后于海外企业，在大规模商业应用的经验上已经处于领先地位。从竞争格局来看，海外浸没式液冷市场的主要玩家有GRC（美国）、LiquidStack（美国）、Midas（美国）等；冷板式液冷市场主要玩家有CoolITSystems（美国）、Asetek（丹麦）、Motivair（美国）等，目前主要厂商在液冷技术方面还处于实验或初步应用阶段，市场并未形成绝对龙头。 据《中国液冷数据中心发展白皮书》在2020年对于中国液冷数据中心厂商竞争力的研究，基于产品营收、市占率、客户反馈等指标，中科曙光为市场的绝对领导者，华为、阿里巴巴、联想紧随其后，IBM中国位于可期待者位置。 分析人士指出，前有液冷制造领域的“灯塔工厂”牵引，后有电信运营商集体入局，液冷行业良性发展已有目标可循。从二级市场来看，A股三大液冷头部厂商表现不俗，中科曙光、中兴通讯和浪潮信息自去年12月底低点迄今股价累计最大涨幅分别达183.73%、90.27%和215.08%。 ▌中科曙光——老牌领导者实现全球首创“刀片式浸没相变液冷技术”的大规模部署 在《流浪地球2》中，高潮部分重启地球发动机需要启动3个根服务器，刘德华饰演的图恒宇进入已经受损的海下数据中心，启动北京的根服务器，在最后倒计时结束前把自己和女儿的意识储存卡插到550W上完成了启动。曙光数创高级副总裁张鹏表示，《流浪地球2》影片涉及的数字生命等前沿技术，都需要强大的算力支撑，所以片方也第一时间找曙光，咨询了2058年服务器应该是什么样子，曙光也给出了全浸式液冷服务器方案，符合他们对电影视觉上的诉求。 中科曙光及旗下曙光数创早在十几年前就布局服务器液冷技术领域，2019年，中科曙光实现了全球首创“刀片式浸没相变液冷技术”的大规模部署，将单机功率密度提升至160kW，其TC4600E-LP液冷刀片服务器液冷部分PUE低于1.1，全球领先。 中科曙光在5月召开的业绩说明会上表示，目前公司对数据中心基础设施液态冷却技术具有深入研究，同时拥有专业技术和产品研发体系，公司的浸没相变液冷技术在技术指标、能效水平等方面具有优势；公司产品线比较全面，主要产品浸没相变液冷数据中心基础设施、冷板液冷数据中心基础设施、模块化数据中心、液冷集装箱数据中心等已在多地区、多领域落地应用。 ▌中兴通讯——联合英特尔提供一体化液冷解决方案 针对液冷散热，中兴通讯联合英特尔等合作伙伴，提供一体化液解决方案。天风证券6月研报指出，中兴通讯与英特尔合作，独创性得使用了三维立体真空腔均热板散热技术，导热方式从一维上升到多维，导热面积更大更均匀，还能降低20%左右的成本。 中兴通讯可以根据不同的应用场景，提供基于不同液冷技术的解决方案和包括CPU液冷、CPU+内存条液冷、CPU+内存条+VR液冷等多种局部定制化方案，以便客户能够根据需求及成本针对性的进行选择。截至22年底，中兴通讯已经获取了10多项液冷技术专利，涉及液冷系统可靠性、强化散热、流量均衡等多个技术方向，覆盖了冷板式液冷、浸没式液冷等主流的液冷技术，推动了液冷应用的成熟。 据36氪此前报道，中兴通讯建设的全液冷数据中心项目中，液冷散热的比例已经达到了70%。公司今年1月发布的G5系列服务器新品支持液冷散热技术，采用冷板式液冷散热，可实现数据中心PUE降至1.1，冷板&管路高可靠连接，全管路智能监控，漏液秒级告警。 ▌浪潮信息——“AllIn液冷”天池液冷基地是亚洲最大的液冷基地 浪潮信息在2022年年报中披露，2022年，浪潮信息将“Allin液冷”纳入公司发展战略，全栈布局液冷，发布全栈液冷产品，实现通用服务器、高密度服务器、整机柜服务器、AI服务器四大系列全线产品均支持冷板式液冷，并提供液冷数据中心全生命周期整体解决方案。作为全球前二的服务器供应商，其对液冷的重视程度由此可见一斑。 财联社4月浪潮信息天池液冷产业基地获悉，需求方面，AI算力规模持续增长是带动液冷需求的因素之一，近几年业内门槛已明显在降低；产能方面，天池基地年产能超10万台，已是亚洲最大的液冷基地，公司亦在规划更大规模的液冷生产基地；成本方面，2025年“风液同价”有望实现。浪潮信息投建天池液冷基地，其核心目标是打通整个产业链，让液冷的生产制造从过去的“单兵作战”转变为可批量化、可化、可规模化的生产方式。 浪潮信息在5月召开的业绩说明会上表示，目前，浪潮信息液冷产品和解决方案已相继在众多行业头部客户，以及金融、教科研等领域实现批量化部署。作为绿色计算的先行者，浪潮信息将继续围绕以液冷为代表的绿色计算展开探索实践，通过技术创新、产品开发、标准建立、生态布局，构建更加坚实的绿色积累，推动数据中心绿色高质量发展。 除了三大头部厂商，其他诸多上市公司亦具备相应的液冷解决方案和液冷产业参与能力。据中信证券袁健聪等6月26日发布的研报梳理，英维克提供全面的液冷解决方案，除了冷板式和浸没式液冷外，公司还具备液冷全链条产品生产能力；高澜股份拥有冷板和浸没液冷解决方案、多型号CDU等制冷设备和制冷系统集成，能够提供完整制冷解决方案；申菱环境目前拥有天枢系列液冷温控系统（PUE≤1.15）、天玑系列间接蒸发冷却系统(PUE≤1.25)和天辰系列相变冷却系统(PUE≤1.25)，涵盖了目前大部分主流冷却解决方案。除了解决方案外，上游零部件企业如冷板、热传输材料、冷却塔等企业在产业链中具有重要作用。 分析人士指出，液冷产品，相比风冷还是体现了一定的技术壁垒，系统集成复杂难度提升，对设计、供应链管理、运维等全链条方案管理能力提出了更高要求。因此，在产业发展的前几年，并不会是一个很卷的状态，反而是一起携手把产业生态做大，实现从1到10的跨越。