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近年來，隨著人工智能、大數據、大模型等技術的快速發(fā)展，對高效散熱的需求不斷增加，液冷技術得到了廣泛關注和應用。許多知名企業(yè)紛紛投入液冷技術的研發(fā)和應用，推動其不斷創(chuàng)新和發(fā)展。液冷技術在5G通信、邊緣計算等領域的應用也在逐漸拓展，為這些領域的發(fā)展提供了有力支持。
根據市場研究機構的數據，全球液冷市場規(guī)模預計將在未來幾年內保持高速增長，到2025年將達到數十億美元。在中國市場，液冷技術的應用也在逐漸增加，市場規(guī)模有望在未來幾年內實現翻倍增長。
1、
算力與散熱的演進 在算力演進的道路上，散熱扮演著至關重要的角色，每一次算力的重大突破往往都伴隨著散熱技術的同步提升。早期主要以風冷散熱為主。通過風扇帶動空氣流動來帶走熱量，這是較為傳統(tǒng)和常見的散熱方式。 隨著算力提升和發(fā)熱增加，出現了更高效的熱管散熱技術。熱管利用工作流體的蒸發(fā)和冷凝來傳遞熱量，具有較好的導熱性能。接著，液冷散熱技術逐漸興起。它通過液體循環(huán)來更有效地吸收和轉移熱量，相較于風冷散熱效率更高。當前異構、HPC、AI等算力需求進一步提高，液冷散熱的重要性愈發(fā)彰顯。
先進封裝是在半導體制程接近物理極限的情況下延續(xù)摩爾定律的重要路徑，除了通過制程工藝來縮小器件尺寸、研發(fā)新材料以及電路結構以提升單位面積的晶體管數量之外，改變封裝方式來提升集成電路容納性也是重要的一個方向。而在多芯片的2.5D、3D封裝等提升系統(tǒng)性能，且架構堆疊加上系統(tǒng)功率與熱源密度提升的情況下，液冷作為高效的散熱方案在算力網絡的產業(yè)框架中不可或缺。 AI訓推重構算網架構，大模型參數量的增速顯著大于GPU內存增速，高集成度+大內存+多GPU的系統(tǒng)更適配大模型訓推。為應對AIDC機柜的芯片密度顯著提升，傳統(tǒng)散熱向高效液冷演進是必然。
2、液冷應用場景和技術 芯片層面，芯片的典型功耗超過300W時，需要使用液冷才能保證算力性能釋放；整機層面，AI服務器單柜功率10kW級增至數十kW以上，密度激增迫切需要液冷滲透；機房層面，IDC PUE從1.5以上降至1.2只能選擇液冷。 目前國內主流液冷方案包括冷板式、浸沒式、噴淋式三大類，冷板式應用較多。
隨著對計算性能要求的提高，液冷技術在以下關鍵應用場景發(fā)揮著重要作用: 1、數據中心：冷卻服務器和其他 IT 設備，提高能源效率和降低運營成本。 2、超級計算機：處理大規(guī)模計算任務，確保高性能和穩(wěn)定性。 3、人工智能：訓練和運行深度學習模型，加速計算過程。 4、醫(yī)療設備：如 MRI 機器，保持設備的正常運行溫度。 5、工業(yè)制造：冷卻加工設備，提高生產效率和產品質量。 6、電動汽車：電池組的冷卻，延長電池壽命和提高安全性。 7、航空航天：冷卻電子設備和發(fā)動機部件。 8、科研領域：各種實驗設備的冷卻。 9、游戲電腦：提供高性能的散熱解決方案。 10、加密貨幣挖礦：保持挖礦設備的高效運行。
3、
液冷技術的發(fā)展趨勢
在節(jié)能減排的大環(huán)境下，液冷技術的優(yōu)勢逐漸顯現，呈現出一些新趨勢： 1、更高的效率：不斷提高散熱效率，以滿足日益增長的計算需求。 2、更低的能耗：通過優(yōu)化設計和材料，降低液冷系統(tǒng)的能耗。 3、更廣泛的應用：拓展到更多領域，如 5G 通信、邊緣計算等。 4、智能化管理：實現對液冷系統(tǒng)的智能監(jiān)控和管理。 5、綠色環(huán)保：采用環(huán)保的冷卻液和材料。 6、集成化設計：與其他技術集成，提高系統(tǒng)的整體性能。 7、成本降低：隨著技術的成熟和規(guī)模化應用，降低成本。 8、可靠性提升：提高液冷系統(tǒng)的整體可靠性和穩(wěn)定性。 9、定制化解決方案：根據不同應用場景提供定制化的液冷方案。 10、熱回收利用：探索液冷系統(tǒng)產生的熱量的回收和再利用。
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常見液冷技術的特點和應用場景
5、
算力的盡頭是電力 談到“東數西算”，IDC/AIDC作為高耗能行業(yè)，算力與電力匹配是現實需求。據Omdia 2020，全球數據中心的耗電量占社會耗電總量比例已達2%。 PUE是評價IDC項目經濟性、能耗指標審批的重要標準之一�！皷|數西算”對數據中心PUE水平的要求高于當前水平（全國項目普遍要求PUE在1.2左右），能耗達標的核心環(huán)節(jié)是溫控節(jié)能設備�！皷|數西算”意味著我國整體算力水平大幅提升，與之配套的溫控散熱節(jié)能設備需求將同步提升。 PUE = IDC總能耗/IT設備能耗
6、
提升液冷經濟性 拆分AIDC成本結構，液冷滲透已具經濟性，原因在于功率密度而非僅液冷成本。
Capex視角：土建（空間成本）、配電（電力容量）、熱管理設備成本（風冷or液冷）占初始投資絕大部分（不考慮ICT設備，成本占比＞50%）
衡量液冷經濟性的核心因素在于PUE優(yōu)化后的電費節(jié)省、密度提升、能否超越設備初始投資的增項。
7、
液冷經濟性的邏輯框架 過去傳統(tǒng)IDC的建設成本，土建、配電、空調是影響項目經濟性的核心因素。隨著機柜功率密度的增加，電力設備Capex和每年電費Opex在IDC商業(yè)模型中的影響力顯著提升。
8、
算力液冷 與AI算力體系類似，儲能系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行也對工況的溫度、濕度有較高要求，溫度直接影響電池容量和工作效率衰減，且和熱失控事故直接相關。目前主流的儲能溫控技術有風冷、液冷、熱管冷卻、相變冷卻。其中風、液冷是產業(yè)主流。 據中國儲能網，儲能系統(tǒng)中電池成本占比約55%，PCS占比約20%，BMS和EMS合計占比約11%，熱管理成本根據所選溫控技術方案的不同，成本在2-4%之間。 隨新能源電站、離網儲能等大容量、高密度的儲能電站建設，以及大型能源集團、大型系統(tǒng)集成商的帶動，儲能液冷的滲透率正持續(xù)提升。國內儲能溫控由IDC精密溫控、工業(yè)溫控、新能源車溫控等領域拓展而來，表明延伸可能。
儲能溫控產業(yè)鏈下游集中度較高、話語權和議價能力強，一旦供應資格形成后粘性強，先發(fā)優(yōu)勢較為重要。核心AI芯片、終端大廠的認證、服務能力提升算力液冷的核心競爭壁壘。 風冷、液冷系統(tǒng)在儲能領域大規(guī)模應用，需求迅速放量，產品交付能力以及成本控制能力是核心。通過制造、成本控制能力，降低ICT、IDC環(huán)節(jié)的投資成本。 隨著儲能容量變大，產品定制化需求較強，液冷系統(tǒng)的流道數量、流量、流速等定制化設計要求高，客戶更多選擇具備聯合設計能力的廠商。零部件環(huán)節(jié)標品，重性能，實際產品力差異巨大，橫向拓展可能性大；系統(tǒng)環(huán)節(jié)非標品，需要理解熱管理技術，具備ICT、IDC相關知識。
9、
如何選擇合適的液冷技術 選擇適合自己的液冷技術需要考慮以下幾個因素： 1、散熱需求：首先要確定自己的設備或系統(tǒng)的散熱需求。不同的應用場景和設備對散熱的要求不同，例如高性能計算、數據中心、游戲電腦等可能需要更強大的散熱能力。 2、技術類型：了解不同類型的液冷技術，如冷板式、浸沒式、噴淋式等。每種技術都有其特點和適用范圍，需要根據具體情況進行選擇。 3、成本：液冷技術的成本相對較高，包括設備成本、安裝成本和維護成本等。需要根據自己的預算來選擇合適的技術。 4、空間要求：液冷系統(tǒng)通常需要一定的空間來安裝和運行，需要考慮設備的尺寸和空間限制。 5、可靠性和維護：選擇可靠的液冷技術和供應商，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同時，了解系統(tǒng)的維護要求和難度，以便進行日常維護和故障排除。 6、兼容性：確保液冷技術與自己的設備和組件兼容，不會對其他部件造成損害。 7、性能和效率：比較不同液冷技術的散熱性能和效率，選擇能夠滿足自己需求的技術。 8、環(huán)保和安全：考慮液冷技術對環(huán)境的影響和安全性，選擇環(huán)保、無毒、不易燃的冷卻液。 9、技術支持和服務：選擇能夠提供良好技術支持和售后服務的供應商，以便在使用過程中遇到問題時能夠及時得到解決。 綜合考慮以上因素，根據自己的具體需求和情況，選擇適合自己的液冷技術。在選擇之前，可以咨詢專業(yè)的液冷技術供應商獲取更詳細的信息和建議。 隨著技術的不斷進步，液冷技術將更加成熟和普及，應用領域也將不斷拓展。未來，液冷技術可能會與人工智能、物聯網等相結合，實現更加智能化的散熱管理。液冷技術的發(fā)展將為各個行業(yè)帶來更多的機遇和挑戰(zhàn)，需要不斷創(chuàng)新和探索。 來源：GPU算力
關于我們 北京漢深流體技術有限公司是丹佛斯中國數據中心簽約代理商。產品包括FD83全流量自鎖球閥接頭，UQD系列液冷快速接頭、EHW194 EPDM液冷軟管、電磁閥、壓力和溫度傳感器及Manifold的生產和集成服務。在國家數字經濟、東數西算、雙碳、新基建戰(zhàn)略的交匯點，公司聚焦組建高素質、經驗豐富的液冷工程師團隊，為客戶提供卓越的工程設計和強大的客戶服務。 公司產品涵蓋：丹佛斯液冷流體連接器、EPDM軟管、電磁閥、壓力和溫度傳感器及Manifold。
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