(本文作者为 产联社CLS,钛媒体经授权发布)
文 | 产联社CLS
你的手机打游戏久了会发烫。这时候手机会降频、变卡、掉帧。
AI数据中心也是一样。只不过它面对的,不是一块手机芯片,而是成千上万块、每块功耗相当于一个电磁炉的GPU。芯片越强,算力越高,热量越大。
6月21日,英伟达发布官方博客,宣布Rubin平台实现100%全液冷。每一颗芯片、每一个网络组件,全部由液体闭环冷却,系统内没有任何风扇。冷却液以45°C进入、约55°C流出。在气候适宜的地区,这套系统甚至可以全年不启动机械冷水机组,将设施冷却用水量从传统冷却塔每年约260万加仑/兆瓦降至接近零。
图:英伟达45℃方案 来源:英伟达官网
这不仅仅是一次技术升级。它意味着液冷从“高功耗芯片的辅助散热手段”正式升级为“AI Factory的基础架构约束”。
风冷时代正在终结。一个千亿规模的液冷产业正在加速成型。
过去十几年,芯片功耗缓慢爬升,风冷一直够用。转折发生在最近三年。AI算力需求爆炸,芯片厂商开始“堆功耗换性能”。
英伟达GPU的热设计功耗走势清晰地说明了这个变化:2020年的A100是400W,2022年的H100升至700W,2024年的B200达到1200W,2026年的Rubin架构已超过2300W,2027年的Rubin Ultra更是有望达到3500W。从400W到2300W,只用了六年。
图:机柜级液冷结构拆解图 来源:英伟达官网,申万宏源研究
芯片功耗飙升带来的是机柜功率密度的跃升。目前主流的GB300 NVL72机柜,单机柜功耗已达130-140kW。而风冷系统的物理散热极限是15-20kW。也就是说,现在一个机柜产生的热量,已经是风冷能处理极限的6到9倍。
风冷为什么扛不住了?因为空气的导热能力是有限的。风冷系统依赖风扇把冷空气吹过芯片表面带走热量,但芯片越来越热、越来越密集,空气根本来不及带走热量。芯片温度降不下来,就会降频、卡顿、甚至损坏。
数据显示,约55%的电子元器件故障源于温度过高,温度每升高2°C,电子元器件可靠性下降10%。这不是“可能会出问题”,而是“必然出问题”。
数据来源:大象研究院、华源证券研究所
与此同时,政策也在收紧。中国要求新建大型数据中心PUE不高于1.25,国家枢纽节点不高于1.2。传统风冷数据中心的PUE通常在1.4以上。不用液冷,连合规都做不到。
液冷的原理其实不复杂。你的汽车发动机靠水箱里的冷却液循环散热,液冷数据中心做的是同一件事。
液体流经贴合芯片表面的冷板,带走热量,流到外面冷却后再循环回来。就这么简单。
但效果天差地别。液冷的导热效率是空气的25倍以上,换热系数是风冷的1000到3000倍。传统风冷数据中心,制冷能耗占整体电费的43%;液冷方案可以将这个数字降到24%。PUE从风冷的1.4以上降到1.2以下。