Серверы с жидкостным охлаждением переживают взрывной рост: технологические гиганты ускоряют внедрение жидкостных технологий, чтобы справиться с вызовами теплоотвода, связанными с резким увеличением вычислительной мощности ИИ. Доля проникновения на рынке быстро растёт, а объём рынка расширяется экспоненциально. Ниже представлен анализ с четырёх позиций: рыночные факторы, технологические обновления, стратегии крупнейших игроков и государственная поддержка.

1. Рыночный драйвер: резкий рост вычислительной мощности ИИ, потребность в охлаждении превышает возможности воздушного охлаждения

1. Плотность вычислительной мощности растёт в геометрической прогрессии:

Тренировка крупных AI-моделей привела к росту плотности мощности в серверных шкафах центров обработки данных с 10 кВт до более чем 120 кВт. Традиционные технологии воздушного охлаждения способны эффективно охлаждать только 40–50 кВт; при превышении этого предела требуются массивные вентиляторы и сложные воздуховоды, что приводит к резкому увеличению энергопотребления, утяжелению шкафов и повышению уровня отказов. Например, тепловая проектная мощность чипа NVIDIA H100 достигает 700 Вт, а у последующих продуктов она превысит 1500 Вт, что значительно превышает возможности воздушного охлаждения.

2. Давление по энергопотреблению вынуждает к переходу:

Ожидается, что спрос на электроэнергию в американских дата-центрах вырастет с 25 ГВт до 80 ГВт в течение следующих пяти лет, при этом затраты на энергопотребление будут увеличиваться как доля от общих операционных расходов. Технология жидкостного охлаждения, поглощая непосредственно тепло основного оборудования и снижая потребление энергии вентиляторами, кондиционерами и другим оборудованием, позволяет снизить показатель PUE (эффективность использования электроэнергии) дата-центров с 1,5 при воздушном охлаждении до уровня ниже 1,1, что значительно уменьшает общую стоимость владения (TCO).

2. Техническая модернизация: жидкостное охлаждение из «опционального» становится «необходимым».

1. Эффективность теплоотвода намного превосходит воздушное охлаждение:

Теплопроводность воды более чем в 23 раза превышает теплопроводность воздуха, а поглощаемое ею количество тепла на единицу объёма примерно в 3243 раза больше, что позволяет обеспечивать более высокую плотность размещения. Например, технология водяного охлаждения с тёплой водой Lenovo Haishen реализует полностью водяное безвентиляторное охлаждение серверов, достигая эффективности теплоотвода до 98% и позволяя снизить показатель PUE ниже 1,1.

2. Интеграция и инновации в технологическом пути:

- Жидкостное охлаждение с использованием холодильных панелей: тепло отводится за счёт контакта холодильных панелей с нагревающимися компонентами; подходит для таких высокоэнергопотребляющих устройств, как CPU и GPU, отличается низкой стоимостью и уже применяется в масштабных решениях.

- Погружное жидкостное охлаждение: серверы погружаются непосредственно в охлаждающую жидкость, что повышает эффективность отвода тепла; PUE может приблизиться к 1,0 и подходит для сверхмасштабных центров обработки данных. Третье поколение решения по погружному жидкостному охлаждению C8000 компании «Сянчжун Шугуан» достигло мощности одной кабинки более 750 кВт при значении PUE ≤ 1,04.

- Технология двухфазного охлаждения: за счёт фазового превращения охлаждающей жидкости, поглощающего тепло, она дополнительно повышает способность отвода тепла, однако требует более сложного обслуживания и в настоящее время находится на стадии пилотного внедрения.

3. Ускорение процесса стандартизации:

Intel возглавил создание Альянса универсальных быстроразъёмных соединителей для взаимозаменяемости; в число первых сертифицированных партнёров вошли пять компаний, включая Inovik. Цель альянса — решить проблемы совместимости систем жидкостного охлаждения и способствовать масштабному развитию отрасли.

3. Расстановка сил гигантов: мировые технологические компании соревнуются за позиции

1. Производители чипов:

- NVIDIA объявила, что в будущем все технологии охлаждения для графических процессоров перейдут на жидкостное охлаждение; её серверный кабинетный стенд GB200 NVL72 начнёт массово поставляться в 2025 году, что приведёт к резкому росту спроса на жидкостное охлаждение.

- Производители, такие как AMD и Intel, ускоряют разработку сопутствующих жидкостно-охлаждающих решений, повышая энергоэффективность чипов.

2. Производитель серверов:

- Lenovo обновляет систему жидкостного охлаждения Haishen, поддерживающую различные типы GPU и обеспечивающую полностью водяное охлаждение без использования вентиляторов.

- Компания ZTE представила серверы серии G5, поддерживающие жидкостное охлаждение процессоров, а также охлаждение модулей памяти и VR-устройств, что позволило снизить PUE до 1,1.

- H3C представила полный стек жидкостного охлаждения, включающий серверы серии G6, магистральные маршрутизаторы и доступные коммутаторы.

3. Поставщик облачных услуг:

- Крупнейшие североамериканские поставщики облачных услуг — Google, Amazon, Microsoft и другие — внедряют модульные здания с возможностью жидкостного охлаждения кабельных систем в Нидерландах, Германии, Ирландии и других странах. Microsoft планирует полностью перейти на системы жидкостного охлаждения в качестве стандартной архитектуры начиная с 2025 года.

- Китайские облачные провайдеры, такие как Alibaba, Tencent и ByteDance, ускоряют строительство центров обработки данных с жидкостным охлаждением, а компания Invertek предоставляет им комплексное решение Coolinside для систем жидкостного охлаждения.