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根據(jù)研究公司Dell'Oro Group的報(bào)告，數(shù)據(jù)中心的液體冷卻技術(shù)正從特定市場(chǎng)細(xì)分中的小眾選擇轉(zhuǎn)變?yōu)橹髁鲬?yīng)用。
隨著先進(jìn)處理器和高性能服務(wù)器部署的增加，液體冷卻的熱管理能力需求也在增長(zhǎng)。展望未來，Dell'Oro Group表示，液體冷卻將在2024年下半年開始成為主流技術(shù)，并將在未來五年內(nèi)增長(zhǎng)至超過150億美元的市場(chǎng)規(guī)模。
“以前，液體冷卻供應(yīng)商宣稱提高效率和可持續(xù)性是該技術(shù)被采用的原因，”Dell'Oro Group研究總監(jiān)兼《數(shù)據(jù)中心液體冷卻高級(jí)研究報(bào)告》作者Lucas Beran說道。“雖然這些好處依然存在，但目前推動(dòng)其采用的主要原因是其增強(qiáng)的熱管理性能，能夠滿足高端處理器和加速服務(wù)器特別苛刻的熱要求。”
Dell'Oro報(bào)告稱，配備GPU和定制加速器的加速服務(wù)器在2024年第一季度占所有服務(wù)器銷售的超過一半。此外，AI網(wǎng)絡(luò)需求將加速向更高速度和先進(jìn)熱管理的轉(zhuǎn)變。預(yù)計(jì)到2025年，AI后端網(wǎng)絡(luò)中部署的大部分交換端口將達(dá)到800 Gbps，而到2027年將達(dá)到1600 Gbps。
液體冷卻類型
Dell'Oro報(bào)告研究了三種液體冷卻技術(shù)：后門熱交換器、直芯冷卻和浸沒冷卻。
后門熱交換器通常安裝在單個(gè)服務(wù)器機(jī)架上，涉及在機(jī)架后部放置一個(gè)冷凝器單元，提供冷卻液并移除服務(wù)器產(chǎn)生的熱量。Beran表示，“后門熱交換器的重要之處在于它不需要對(duì)IT設(shè)備進(jìn)行修改，因此在未設(shè)計(jì)為液體冷卻的基礎(chǔ)設(shè)施中部署要簡(jiǎn)單得多。”
直芯液體冷卻技術(shù)需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)，涉及在處理器頂部安裝冷卻板，并從服務(wù)器中引出管道。這種技術(shù)配置被稱為單相直芯液體冷卻（DLC）。雙相直芯液體冷卻利用冷卻液的液相和氣相，更高效地散熱。
單相DLC部署首先規(guī)?；珺eran表示，“這是因?yàn)楦咝阅苡?jì)算行業(yè)長(zhǎng)期采用該技術(shù)，幫助建立了更成熟的供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)和最終用戶部署和服務(wù)技術(shù)的知識(shí)。”單相DLC是領(lǐng)先的數(shù)據(jù)中心液體冷卻技術(shù)，預(yù)計(jì)在五年預(yù)測(cè)期內(nèi)將繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。然而，預(yù)計(jì)雙相DLC將在預(yù)測(cè)期內(nèi)顯著增長(zhǎng)。Beran表示，流體創(chuàng)新將在浸沒冷卻的成功中發(fā)揮重要作用。
2023年數(shù)據(jù)中心液體冷卻收入方面，CoolIT Systems、Boyd和Motivair是前三大供應(yīng)商。Beran還指出，Nvidia已指定單相DLC為支持其即將推出的GB200計(jì)算節(jié)點(diǎn)的冷卻技術(shù)。
Nvidia GB200系列的高端產(chǎn)品NVL72系統(tǒng)是一個(gè)72節(jié)點(diǎn)的液冷機(jī)架級(jí)系統(tǒng)，適用于最計(jì)算密集的工作負(fù)載。每個(gè)DGX GB200系統(tǒng)配備36個(gè)Grace Blackwell超級(jí)芯片，包括72個(gè)Blackwell GPU和36個(gè)Grace CPU，通過最新一代的NVLink互連技術(shù)連接。
Dell'Oro報(bào)告中預(yù)測(cè)的第三種技術(shù)——浸沒冷卻——涉及將服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或其他設(shè)備直接浸入不導(dǎo)電的液體中，該液體作為冷卻劑，直接吸收設(shè)備產(chǎn)生的熱量并將其傳遞出去。與傳統(tǒng)的空氣冷卻相比，浸沒冷卻技術(shù)支持更高的服務(wù)器密度。
“對(duì)浸沒冷卻有很大的興趣，因?yàn)閺墓こ探嵌葋砜矗峁┝俗罴训臒峁芾硇阅埽?rdquo;Beran表示。“它提供了比直芯液體冷卻更好的熱管理性能，因?yàn)闆]有與其相關(guān)的空氣冷卻，幾乎可以捕獲服務(wù)器產(chǎn)生的100%的熱量。這使得企業(yè)有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)最佳的能源效率。”
然而，浸沒冷卻的技術(shù)復(fù)雜性和生態(tài)系統(tǒng)正在減緩其采用速度，Beran說。
“對(duì)于浸沒冷卻罐，您需要確保電纜與浸沒冷卻罐兼容，需要有懂得如何部署和設(shè)計(jì)這種基礎(chǔ)設(shè)施的承包商，”Beran表示。“與其他形式的液體冷卻（如直芯液體冷卻）相比，浸沒冷卻需要更多的教育和更多人的參與。”
盡管如此，單相浸沒和雙相直芯液體冷卻正在進(jìn)行測(cè)試、驗(yàn)證和概念驗(yàn)證工作，這為供應(yīng)商帶來了不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)。另一方面，雙相浸沒冷卻（涉及液體浸沒和氣體收集）在采用過程中面臨挑戰(zhàn)，尤其是PFAS流體使用的監(jiān)管環(huán)境。
PFAS，即全氟和多氟烷基物質(zhì)，是浸沒冷卻中使用的一類化學(xué)品。3M公司是PFAS的最大生產(chǎn)商之一，該公司在2022年表示將于2025年底前停止制造和使用PFAS材料，出于環(huán)保原因，這對(duì)浸沒技術(shù)領(lǐng)域造成了沖擊。
“盡管如此，仍有很多創(chuàng)新，我的研究表明，浸沒冷卻有機(jī)會(huì)在未來五年內(nèi)在市場(chǎng)中占據(jù)一席之地，”Beran說。“但在我的預(yù)測(cè)期結(jié)束時(shí)，單相直芯液體冷卻仍占據(jù)市場(chǎng)的一半以上，而浸沒冷卻不到25%。”
LiquidStack在Cisco Live上展示液體冷卻
在最近的Cisco Live活動(dòng)中，浸沒冷卻技術(shù)開發(fā)商LiquidStack展示了其技術(shù)，吸引了大量關(guān)注。
“我認(rèn)為我們的客戶需要對(duì)這種目前處于早期階段的技術(shù)做出決定，”Cisco光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)部門高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理Bill Gartner在活動(dòng)中表示。“液體浸沒可能很昂貴，但客戶將權(quán)衡這一點(diǎn)與未來高效運(yùn)行數(shù)據(jù)中心和AI系統(tǒng)的電力成本。”
其他浸沒冷卻領(lǐng)域的參與者包括Submer、Aperitas、富士通和Green Revolution Cooling。
