随着人工智能大模型的参数量从千亿级向万亿级迈进,服务器的散热需求也迎来了前所未有的挑战。传统风冷散热技术逐渐接近其物理极限,在高温环境下难以有效维持AI服务器的稳定运行。

散热系统曾经是数据中心的"配角",如今却成为了制约人工智能产业发展的重要瓶颈。在AI算力持续攀升和能耗管控日益严格的双重压力下,液冷散热技术正快速成为行业主流选择。高盛的研究报告显示,全球服务器冷却市场将在2025至2027年间迎来爆发式增长,预计到2027年,液冷技术的市场普及率将从2024年的15%跃升至80%。

位于济南的浪潮通信信息系统有限公司(以下简称"浪潮通信")在液冷散热技术研发方面已取得重要突破。其液冷散热系统已在实际项目中得到成功应用,帮助北京某运营商的数据机房将单机柜功率从5千瓦提升至45千瓦,年节电量达到4468兆瓦时,相当于近1500个普通家庭一年的用电量。

这种通过液冷技术实现的能效提升并非个例。随着AI算力需求的激增,传统的风冷散热方式已经难以满足高密度计算场景的需求,一场以液冷技术为核心的"冷却革命"正在悄然改变数据中心的格局。

当前的散热变革主要源于AI算力的爆发式增长。过去,服务器的散热系统相对简单,通过风扇加速空气流动来带走设备热量。这种风冷方式在单机柜功率不超过10千瓦时表现良好,但在更高的功率密度环境下就显得力不从心了。

当功率密度达到40千瓦以上时,相当于在一个类似冰箱大小的机柜中同时运行20台家用取暖器,短时间内就会产生大量热量。在这种情况下,风冷系统不仅难以有效应对局部热点问题,还会导致PUE值(能源使用效率)显著上升至1.3以上。这意味着每消耗1度电用于核心计算,就需要额外消耗0.3度电用于散热,这种能耗方式既不符合高密度算力的需求,也无法满足日益严格的节能标准。

政策层面也在进一步推动能效优化。2024年7月,国家发展改革委等相关部门明确要求,到2025年底新建及改扩建大型和超大型数据中心的PUE值需降至1.25以内,国家枢纽节点项目更是不得超过1.2。这一强制性要求使得高能效散热方案成为市场竞争的关键因素。

液冷技术通过液体替代空气作为冷却介质,显著提升了热交换效率。与风冷相比,液冷系统能够将数据中心的PUE值降至1.05,接近理论极限值。这意味着绝大多数电能都被用于计算设备本身,实现了高效的能源利用。

浪潮通信副总经理郭振君指出:"液冷技术的兴起是算力密度增长和能耗政策双重压力下的必然选择。在认识到这一趋势后,我们提前布局,构建了从冷板式到浸没式的全系列液冷技术体系,以应对市场需求的快速增长。"

从实际应用案例来看,液冷系统就像为"高烧不退"的AI服务器提供了一剂"退烧药",既高效又经济。但这种技术创新背后也面临着复杂的挑战。

目前主流的液冷技术路线主要包括冷板式和浸没式两种方案。冷板式液冷通过将液冷冷板固定在主要发热器件上,并利用循环冷却液带走热量,具有适配性强、改造难度低的优势,特别适合快速部署应用。而浸没式液冷则是将服务器完全浸入冷却液体中,依靠对流或相变实现散热,其散热效率比风冷高出千倍以上,专为超算和高端AI训练等高功率场景设计。

在技术细节方面,浪潮通信的冷板式液冷方案可使PUE值低于1.15,而浸没式方案更是将PUE优化至1.05。据郭振君介绍,冷板式是"当前最优解",能够满足80%以上的智算和通用计算升级场景需求;而浸没式则是"未来终极解",适用于超算等极端高密度计算环境。

然而,液冷系统的核心挑战在于液体泄漏与腐蚀问题。冷却液在密闭管路中的长期循环运行对材料的防腐防锈性能、化学稳定性和微生物控制提出了极高要求。如果钝化工艺不达标,管网容易发生锈蚀,而锈蚀产物和菌落的积累可能导致流道堵塞,影响散热效果。

正是基于这些细节问题,浪潮通信将水管连接和泄漏防控作为研发重点。2025年12月,"浪潮预制模块化弹性液冷智算中心"被中国职工技术协会认定为年度职工技术创新成果特等奖。

市场研究显示,尽管当前风冷仍占据主导地位,但液冷的市场份额正在快速增长。预计到2030年,液冷服务器的市场份额将达到40%至50%。国际数据公司(IDC)预测,到2028年,中国液冷服务器市场规模将突破102亿美元,年复合增长率超过40%。

然而,液冷技术的大规模应用仍面临一些障碍。供应链的完善、成本优化和产业链成熟度都需要时间来提升。高盛预测显示,风冷市场在2027年前仍将维持约24亿美元的规模,不会完全被取代。

针对行业长期存在的"资源错配"问题,浪潮通信推出的"分温支流环网"架构提供了一种创新解决方案。该设计通过三个独立环网分别向风冷和液冷系统供应不同温度的冷却水,并共用一套高温回水网络,实现了冷量的精准分级利用。

这一架构结合浪潮自主研发的AI智控平台,形成了散热系统的"智慧大脑"。平台能够实时预测算力负载变化,并自动调节供水温度与流量,实现制冷策略的动态优化。凭借这些技术创新,浪潮通信在2025年获得了中国IDC产业创新技术产品奖。

业界普遍认为,2026年将是液冷技术规模化应用的关键节点。在这场算力时代的变革中,只有那些能够解决核心技术难题、适应多样化应用场景的企业,才能在这场冷却革命中持续发展。