Con la crescita esponenziale della potenza di calcolo dell'intelligenza artificiale e il continuo aumento della densità di potenza dei data center, la tradizionale tecnologia di raffreddamento ad aria non è più in grado di soddisfare le esigenze di dissipazione del calore. La tecnologia di raffreddamento a liquido è diventata indispensabile per i suoi vantaggi quali l'efficiente dissipazione del calore, il risparmio energetico e la riduzione dei consumi. Nella tecnologia di raffreddamento a liquido, la concorrenza tra piastra fredda e immersione è particolarmente agguerrita. Questo articolo analizzerà i vantaggi e gli svantaggi di entrambi dal punto di vista delle caratteristiche tecniche, degli scenari applicativi, del rapporto costo-efficacia e delle tendenze future, esplorerà le loro direzioni dominanti in futuro.

1- Confronto delle caratteristiche tecniche: il tipo a piastra fredda ha una forte compatibilità e il tipo a immersione ha una maggiore efficienza di dissipazione del calore

UN. Raffreddamento a liquido a piastra fredda: un "riformista" con transizione graduale

Elevata compatibilità: non è necessario modificare in modo significativo la struttura del server, è compatibile con l'infrastruttura del data center raffreddato ad aria esistente, con bassi costi di modifica e ciclo breve.

Elevata sicurezza: il refrigerante non entra in contatto diretto con i componenti elettronici, il rischio di perdite è basso e può essere ulteriormente ridotto grazie alla progettazione modulare (ad esempio giunti a sgancio rapido e tubi ridondanti).

Elevata maturità: la tecnologia Cold Plate è stata ampiamente utilizzata in scenari quali Alibaba Cloud Qiandao Lake Data Center e progetti di cooperazione Intel, rappresentando il 90% dell'attuale mercato del raffreddamento a liquido.

Limitazioni: il tipo cold plate riesce a coprire solo alcuni componenti ad alta potenza (come CPU e GPU), mentre il resto del calore deve comunque fare affidamento sul raffreddamento ad aria per favorire la dissipazione del calore. Il valore PUE è solitamente compreso tra 1,1 e 1,2, leggermente superiore a quello del tipo a immersione.

B. Raffreddamento a liquido ad immersione: un "innovatore" con efficiente dissipazione del calore

Il raffreddamento a liquido a immersione immerge completamente il server nel refrigerante isolante e consente la completa dissipazione del calore del dispositivo tramite contatto diretto. I suoi principali vantaggi includono:

Efficienza energetica estrema: la conduttività termica del liquido è 20-30 volte superiore a quella dell'aria, il PUE può arrivare fino a 1,05 e l'efficienza di dissipazione del calore aumenta di oltre 3 volte.

Risparmio di spazio: il volume del sistema di raffreddamento è solo 1/3 di quello del raffreddamento ad aria e la densità di potenza di un singolo cabinet può raggiungere più di 50 kW, il che è adatto a scenari ad alta densità come il supercomputing AI.

Silenzioso ed ecologico: non sono necessarie ventole, il rumore è ridotto di oltre il 90% e non c'è inquinamento da polvere, il che prolunga la durata dell'apparecchiatura.

Sfide: l'immersione richiede server personalizzati, il costo del refrigerante può arrivare fino al 60% (ad esempio il liquido fluorurato), l'investimento iniziale è elevato e la compatibilità ecologica deve essere migliorata.

2- Differenziazione dello scenario applicativo: prevale il raffreddamento a liquido a piastra fredda a medio e breve termine, viene liberato il potenziale di raffreddamento a liquido a immersione a lungo termine

UN. Raffreddamento a liquido con piastra fredda: una scelta conveniente per la ristrutturazione di IDC esistenti e la costruzione di nuovi IDC

Ristrutturazione di vecchi data center: il raffreddamento a liquido con piastra fredda può essere adattato rapidamente all'architettura raffreddata ad aria esistente, con un breve ciclo di ristrutturazione e costi controllabili. Ad esempio, la soluzione modulare su cui hanno collaborato Intel e Bich riduce le difficoltà di implementazione tramite una progettazione standardizzata della piastra fredda.

Scenari di elaborazione a media e alta densità: il raffreddamento a liquido cold plate supporta già 130-250 kW di potenza per cabinet (come le GPU NVIDIA serie B), soddisfacendo la maggior parte delle esigenze di formazione dell'intelligenza artificiale.

B. Raffreddamento a liquido a immersione: la soluzione definitiva per supercomputing e data center ecologici

Potenza di calcolo ad altissima densità: la potenza dei cabinet dei chip di prossima generazione (come la serie Rubin di NVIDIA) supererà i 1000 kW e il raffreddamento a liquido a immersione diventerà l'unica soluzione praticabile.

Esigenze di risparmio energetico: il PUE del raffreddamento a liquido a immersione è prossimo a 1,05 e l'efficienza di recupero del calore di scarto raggiunge il 90% (come la soluzione di Lenovo), in linea con la politica di obiettivi "dual carbon".

C. Situazione attuale del mercato

Il raffreddamento a liquido con piastra fredda domina il mercato attuale: nel 2025, il raffreddamento a liquido con piastra fredda rappresenterà l'80%-90% del mercato del raffreddamento a liquido, mentre il raffreddamento a liquido a immersione rappresenterà meno del 10%. Inoltre, sono state create interfacce standardizzate (come il design della piastra fredda OCP di Intel) e le soluzioni di produttori come Inspur e Sugon sono altamente compatibili. Il progetto cinese "East Data West Computing" richiede che il PUE dei data center di nuova costruzione sia ≤1,25 e il raffreddamento a liquido cold plate diventa la prima scelta per la transizione.

Il raffreddamento a liquido a immersione è pronto: la soluzione a immersione con cambio di fase Sugon C8000 raggiunge un PUE di 1,04 e il data center "Kirin" di Alibaba Cloud verifica la fattibilità del raffreddamento a liquido a immersione monofase. I chip ad alta potenza come la GPU NVIDIA B200 (1000 W+) hanno favorito l'uso della tecnologia immersiva, aumentando la densità di potenza di calcolo del raffreddamento a liquido del 30%-50%. L’UE prevede di vietare i liquidi fluorurati nel 2028 e la ricerca e lo sviluppo di refrigeranti nazionali a base di idrocarburi/oli siliconici hanno subito un’accelerazione (come la serie “Kunlun” di Sinopec).

3-Parere autorevole PK

Raffreddamento a liquido con piastra fredda: il raffreddamento a liquido con piastra fredda è il "rompighiaccio" per la diffusione del raffreddamento a liquido. Nei prossimi cinque anni rappresenterà ancora l'80% del mercato incrementale del raffreddamento a liquido. Il raffreddamento a liquido a immersione deve attendere che il consumo energetico del chip superi il punto critico.

Fazione di raffreddamento a liquido a immersione: il raffreddamento a liquido a immersione con cambiamento di fase è la forma definitiva di raffreddamento a liquido, mentre il raffreddamento a liquido con piastra fredda è solo una soluzione transitoria. Quando il consumo energetico di un singolo chip supera gli 800 W, il raffreddamento a liquido a immersione diventa l'unica opzione.

Neutrali: la differenziazione dei percorsi tecnici riflette la stratificazione della domanda di potenza di calcolo. La cold board supporta l'"informatica orientale", mentre l'immersione supporta l'"informatica occidentale". Lo sviluppo parallelo a doppio binario sarà il tema principale del prossimo decennio.

4-Opportunità e strategie del settore

Gioco ecologico e sui costi: il raffreddamento a liquido con piastra fredda avrà la meglio nel breve termine, mentre il raffreddamento a liquido a immersione deve ridurre i costi per uscire dalla situazione di stallo.

Raffreddamento a liquido con piastra fredda: ottimizzazione dei materiali (composito rame-alluminio), miglioramento della precisione di lavorazione (processo a prova di perdite) e promozione di una progettazione modulare e standardizzata.

Raffreddamento a liquido a immersione: sviluppare liquidi di raffreddamento convenienti (ad esempio liquidi a immersione monofase), cabinet compatibili e collaborare con i produttori di chip per personalizzare le soluzioni di raffreddamento.

Riserve tecnologiche: esplorare piastre di raffreddamento a flusso bifase e sistemi di monitoraggio intelligenti (come la regolazione dinamica del flusso tramite intelligenza artificiale) per far fronte alle future elevate richieste di potenza.

5- Conclusion

Breve termine (2025-2027): il raffreddamento a liquido a piastra fredda domina gli scenari generali e il tasso di penetrazione del raffreddamento a liquido a immersione aumenta al 15%-20%; Lungo termine (2030+): il raffreddamento a liquido a immersione con cambiamento di fase diventa la norma nel campo dell'elevata potenza di calcolo, mentre il raffreddamento a liquido a piastra fredda si ritira nel mercato a media e bassa densità.

I fattori decisivi: il costo del refrigerante, la velocità di incremento del consumo energetico dei chip e le politiche internazionali di tutela ambientale.

Condivideremo regolarmente aggiornamenti e informazioni su tecniche di progettazione termica e alleggerimento, per la vostra consultazione. Grazie per l'interesse verso Walmate.