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根据研究公司Dell'Oro Group的报告，数据中心的液体冷却技术正从特定市场细分中的小众选择转变为主流应用。
随着先进处理器和高性能服务器部署的增加，液体冷却的热管理能力需求也在增长。展望未来，Dell'Oro Group表示，液体冷却将在2024年下半年开始成为主流技术，并将在未来五年内增长至超过150亿美元的市场规模。
“以前，液体冷却供应商宣称提高效率和可持续性是该技术被采用的原因，”Dell'Oro Group研究总监兼《数据中心液体冷却高级研究报告》作者Lucas Beran说道。“虽然这些好处依然存在，但目前推动其采用的主要原因是其增强的热管理性能，能够满足高端处理器和加速服务器特别苛刻的热要求。”
Dell'Oro报告称，配备GPU和定制加速器的加速服务器在2024年第一季度占所有服务器销售的超过一半。此外，AI网络需求将加速向更高速度和先进热管理的转变。预计到2025年，AI后端网络中部署的大部分交换端口将达到800 Gbps，而到2027年将达到1600 Gbps。
液体冷却类型
Dell'Oro报告研究了三种液体冷却技术：后门热交换器、直芯冷却和浸没冷却。
后门热交换器通常安装在单个服务器机架上，涉及在机架后部放置一个冷凝器单元，提供冷却液并移除服务器产生的热量。Beran表示，“后门热交换器的重要之处在于它不需要对IT设备进行修改，因此在未设计为液体冷却的基础设施中部署要简单得多。”
直芯液体冷却技术需要对现有设备进行改动，涉及在处理器顶部安装冷却板，并从服务器中引出管道。这种技术配置被称为单相直芯液体冷却（DLC）。双相直芯液体冷却利用冷却液的液相和气相，更高效地散热。
单相DLC部署首先规模化，Beran表示，“这是因为高性能计算行业长期采用该技术，帮助建立了更成熟的供应商生态系统和最终用户部署和服务技术的知识。”单相DLC是领先的数据中心液体冷却技术，预计在五年预测期内将继续保持领先地位。然而，预计双相DLC将在预测期内显著增长。Beran表示，流体创新将在浸没冷却的成功中发挥重要作用。
2023年数据中心液体冷却收入方面，CoolIT Systems、Boyd和Motivair是前三大供应商。Beran还指出，Nvidia已指定单相DLC为支持其即将推出的GB200计算节点的冷却技术。
Nvidia GB200系列的高端产品NVL72系统是一个72节点的液冷机架级系统，适用于最计算密集的工作负载。每个DGX GB200系统配备36个Grace Blackwell超级芯片，包括72个Blackwell GPU和36个Grace CPU，通过最新一代的NVLink互连技术连接。
Dell'Oro报告中预测的第三种技术——浸没冷却——涉及将服务器、网络设备或其他设备直接浸入不导电的液体中，该液体作为冷却剂，直接吸收设备产生的热量并将其传递出去。与传统的空气冷却相比，浸没冷却技术支持更高的服务器密度。
“对浸没冷却有很大的兴趣，因为从工程角度来看，它提供了最佳的热管理性能，”Beran表示。“它提供了比直芯液体冷却更好的热管理性能，因为没有与其相关的空气冷却，几乎可以捕获服务器产生的100%的热量。这使得企业有机会实现最佳的能源效率。”
然而，浸没冷却的技术复杂性和生态系统正在减缓其采用速度，Beran说。
“对于浸没冷却罐，您需要确保电缆与浸没冷却罐兼容，需要有懂得如何部署和设计这种基础设施的承包商，”Beran表示。“与其他形式的液体冷却（如直芯液体冷却）相比，浸没冷却需要更多的教育和更多人的参与。”
尽管如此，单相浸没和双相直芯液体冷却正在进行测试、验证和概念验证工作，这为供应商带来了不断增长的市场。另一方面，双相浸没冷却（涉及液体浸没和气体收集）在采用过程中面临挑战，尤其是PFAS流体使用的监管环境。
PFAS，即全氟和多氟烷基物质，是浸没冷却中使用的一类化学品。3M公司是PFAS的最大生产商之一，该公司在2022年表示将于2025年底前停止制造和使用PFAS材料，出于环保原因，这对浸没技术领域造成了冲击。
“尽管如此，仍有很多创新，我的研究表明，浸没冷却有机会在未来五年内在市场中占据一席之地，”Beran说。“但在我的预测期结束时，单相直芯液体冷却仍占据市场的一半以上，而浸没冷却不到25%。”
LiquidStack在Cisco Live上展示液体冷却
在最近的Cisco Live活动中，浸没冷却技术开发商LiquidStack展示了其技术，吸引了大量关注。
“我认为我们的客户需要对这种目前处于早期阶段的技术做出决定，”Cisco光学系统和光学部门高级副总裁兼总经理Bill Gartner在活动中表示。“液体浸没可能很昂贵，但客户将权衡这一点与未来高效运行数据中心和AI系统的电力成本。”
其他浸没冷却领域的参与者包括Submer、Aperitas、富士通和Green Revolution Cooling。
