Datu centra šķidruma dzesēšanas karš: ar ūdeni dzesējami skrūvju dzesētāji aizstāj gaisa dzesēšanu

Ir nolemts karš bez šaujampulvera.
2026. gada maijā NAVIGATE samitā H3C piedzīvoja sprādzienu: augsta blīvuma, augsta blīvuma, pilnībā ar šķidrumu dzesējama S90000 sistēma ar 576 kodoliem un datu centra PUE, kas ir zemāka par 1,05.
Aptuveni tajā pašā laikā NVIDIA atklāja savu trumpi - Vera Rubin NVL72, pirmo arhitektūru, kas ir 100% šķidruma dzesēšana GTC konferencē. No 700 W H100 līdz 2000 W Rubin līdz 500 W Vermeer MCU enerģijas patēriņš pieauga debesīs.
Tikai pirms dažiem gadiem primārie saldēšanas risinājumi datu centriem bija gaisa dzesēšanas precīzijas gaisa kondicionētāji un ar ūdeni dzesējami skrūvju dzesētāji. Tie veidoja nozares mugurkaulu, un PUE parasti svārstās no 1,4 līdz 1,65, savukārt COP ir gandrīz nemainīgs no 3,5 līdz 4,5.
Bet tagad viņi tika padzīti no skatuves.
Nevis pakāpeniska lejupslīde, bet strukturāla pakāpeniska pārtraukšana.
Ar ūdeni dzesējami skrūvju dzesētāji: kādreiz bija "energoefektivitātes karalis", bet tagad - "politikas slazds". Lai saprastu, cik krasas ir izmaiņas, vispirms jāpaskatās, cik spēcīgs bija nomainītais "karalis".
Ar ūdeni dzesējamiem skrūvju dzesētājiem, kuru kodolā ir divi skrūvju kompresori, dzesēšanas jauda ir no 700 līdz 1000 kW, ar tipiskām COP vērtībām no 5,8 līdz 6,2, un dažiem augstākās klases modeļiem pat tuvojas 6,5. Tajos tiek izmantoti apvalka un cauruļu kondensatori, pārpludināti iztvaicētāji un elektroniskie izplešanās vārsti, un tie ir aprīkoti ar inteliģentu mikrodatora vadības sistēmu, kas atbalsta bezpakāpju enerģijas regulēšanu, lai precīzi apmierinātu pieprasījumu 10% līdz 100% slodzes diapazonā.
Sistēma ir izmantota gadu desmitiem tādās nozarēs kā ķīmija, elektronika, farmācija un jaunā enerģija, un tā neapšaubāmi ir "rūpnieciskās saldēšanas karalis". 500 tonnu ūdens dzesēšanas skrūvju dzesētājs, kas darbojas 8000 stundas gadā, ir neiznīcināms tradicionālajā datu centrā.
Bet šeit ir problēma: tā griesti ir AI mikroshēmu grīda.
Kad statīva jaudas blīvums palielinās no tradicionālajiem 5–10 kW līdz 60 kW vai pat 130 W, bet mikroshēmas TDP — no 700 W līdz 2000 W, ar ūdeni dzesējama skrūvju dzesētāja dzesēšanas jauda ir tāda pati kā kausa izmantošana hidranta vadīšanai, taču tas nav praktiski izmēģināts, taču tas nav praktiski izmēģināts.
Tas vairāk attiecas uz politiku. Nacionālā attīstības un reformu komisija ir ierosinājusi stingru mērķi 2025. gada PUE, proti, līdz 2025. gadam uzbūvēt un atjaunot vairākus jaunus un lielus datu centrus, no kuriem ne vairāk kā 1,2 būs valsts centru projekti. Šanhajas jaunajiem viedajiem skaitļošanas centriem ir nepieciešami vairāk nekā 50% šķidruma dzesēšanas plauktu, un datu centru datu centriem nepieciešami 50%.
Tradicionālie ūdens dzesēšanas skrūvju dzesētāji atbalsta gaisa dzesēšanas sistēmas. Tas nav jautājums par to, ka esi "nedaudz zemāks", tas ir jautājums par "pilnīgu nekvalificētu".
Nav nekas nepareizs ar nepareiziem ūdens dzesēšanas skrūvju dzesētājiem. Viņi vienkārši iet līdzi plūsmai.
Kādas ir šķidruma dzesēšanas priekšrocības? Trīs vārdi: ātri, auksti, ekonomiski. Šķidruma dzesēšana nav jauna tehnoloģija. IBM sāka strādāt ar šķidrumu dzesējamiem datoriem 1960. gados un nāca klajā ar šķidrās dielektriskās dzesēšanas koncepciju 1966. gadā. Taču tikai mākslīgā intelekta skaitļošanas jaudas eksplozijas laikā šķidruma dzesēšana patiešām kļuva par galveno.
Iemesls ir vienkāršs: mākslīgā intelekta mikroshēmas ir sagrautas ar gaisu dzesējamo skrūvju dzesētāju un ar gaisu dzesējamo un ar ūdeni dzesējamo skrūvju dzesētāju fiziskās robežas.
Veiksim dažus siltuma izkliedes aprēķinus. Cik gaiss ir aukstāks par šķidrumu? Atbilde: šķidrumi ir 1000 līdz 3000 reižu karstāki par gaisu. Šī nav "nedaudz labāka" atšķirība, bet gan graujoša uzvara vienā ziņā.
Kad NVIDIA H200 mikroshēma ģenerē vairāk nekā 30% siltuma pie lielas slodzes un kad mikrodatoru enerģijas patēriņš palielinās no 700 W līdz 200 W, tradicionālās gaisa dzesēšanas sistēmas siltuma izkliedes robeža tiek viegli pārkāpta kā papīra siena. Gaisa dzesēšana rada vietējo karsto punktu risku; temperatūras svārstības var izraisīt traucējumus apmācības misijās, kontrolpunktu atcelšanu un palielinātu tīkla sinhronizācijas latentumu. Augstas veiktspējas klasteriem jebkura neplānota dīkstāve var maksāt miljoniem dolāru.
Kā šķidruma dzesēšana atrisina šo problēmu? Katrai metodei ir savas priekšrocības.
Pirmā metode: Aukstās plāksnes šķidruma dzesēšana — galvenais risinājums un ātrākais industrializācijas veids.
Izmantojot "ledus skaidas" uz mikroshēmas, šķidrumi plūst pa mikrokanāliem, uzņemot siltumu tieši ar tiem. Risinājumam ir nepieciešamas minimālas izmaiņas esošajā servera arhitektūrā, un tas ir viegli izvietojams, padarot to par labāko izvēli AI infrastruktūras izvietošanai no 2025. līdz 2026. gadam. Gan H3C S90000, gan Sugon C7000-F fāzes maiņas aukstās plāksnes šķidruma dzesēšanas risinājumi izmanto šo pieeju.
Aukstā paneļa šķidrums var sasniegt PUE, kas ir mazāks par 1,2, dažas optimizācijas shēmas var sasniegt pat 1,1. Salīdzinot ar parasto gaisa dzesēšanu, šķidruma dzesēšana uzlabo siltuma izkliedes efektivitāti par aptuveni 50% un ietaupa vairāk nekā 30% izšķērdētās enerģijas. Liels un vidējs viedo skaitļošanas centrs ar 10 miljonu kilovatu jaudu var ietaupīt aptuveni 30 miljonus ASV dolāru gadā elektroenerģijas izmaksās.
Otrā metode: iegremdēšanas šķidruma dzesēšana — labākais risinājums siltuma izkliedes efektivitātes palielināšanai.
Tas ietver servera pilnīgu iegremdēšanu izolējošā dzesēšanas šķidrumā, mikroshēmai nonākot tiešā saskarē ar šķidrumu. Siltums izkliedējas tieši caur šķidruma iztvaikošanu vai tā īpatnējā siltuma palielināšanos. Risinājums ir tūkstošiem reižu efektīvāks par gaisa dzesēšanu, ar PUE stabilitāti, kas tiek kontrolēta robežās no 1,05 līdz 1,1, troksni zem 50 decibeliem un jaudas blīvumu uz vienību, kas ir lielāka par 100 kilovatiem.
Alibaba iegremdētā dzesēšanas sistēma, kas tika izvietota Zhang Bei datu centrā, pēc divu gadu darbības radīja brīnumus: ar šķidrumu dzesējamā servera komponentu kopējais atteices līmenis ir par 52,9% zemāks nekā ar gaisu dzesējamā servera. Tas ne tikai ietaupa elektroenerģiju, bet arī samazina uzturēšanas izmaksas.
Tomēr iegremdējamai šķidruma dzesēšanai ir arī lielas ienākšanas barjeras — augstas dzesēšanas šķidruma izmaksas, sarežģīta darbība un apkope, kā arī nozares standartu trūkums. Tāpēc īstermiņā aukstuma plāksnes dzesēšana ir prioritāte, savukārt dzesēšana ar iegremdēšanu ir papildu līdzeklis.
Tirgus dati nav jāmācās: karš 20 līdz 76,5 miljardu dolāru vērtībā. Skaitļi ir godīgākais spriedums.
Globālās investīcijas ar šķidrumu dzesējamos datu centros no 2017. līdz 2025. gadam nepārtraukti pieauga līdz USD 26,32 miljardiem. Ķīnas tirgus bija aktīvāks, pieaugot no 16,91 miljarda juaņu 2017. gadā līdz 76,55 miljardiem juaņu 2025. gadā ar salikto gada pieauguma tempu 21%.
Līdz 2026. gadam šis skaitlis palielinās. Līdz 2026. gadam China Galaxy Securities paredz, ka AI iespējotu viedo skaitļošanas centru šķidrās dzesēšanas tirgus būs aptuveni 20 miljardi juaņu, serveru un mākoņdatošanas šķidruma dzesēšana — aptuveni 8–10 miljardi juaņu, tradicionālajās nozarēs – aptuveni 2 miljardi juaņu, bet Ķīnas šķidrās dzesēšanas serveru tirgus – vairāk nekā 30 miljardu juaņu.
Kā ar tradicionālo precīzās gaisa kondicionēšanas tirgu? 2024. gadā Ķīnas datu centru precīzās gaisa kondicionēšanas tirgus apjoms pārsniedza 5 miljardus juaņu, pieaugot par 29% salīdzinājumā ar iepriekšējā gada atbilstošo periodu. Šķiet, ka tas aug? Bet tas ir tāpēc, ka esošie tirgi to joprojām sagremo. Ilgtermiņā šķidruma dzesēšanas tehnoloģija pakāpeniski samazinās precīzu gaisa kondicionētāju tirgus daļu nākamo 5–10 gadu laikā, kas ir neatgriezeniska tendence.
Konkurences apstākļos Sugon Digital Technology tirgus daļa ir no 55,7% līdz 61,3% šķidrās dzesēšanas infrastruktūras tirgū, kas ir tirgus līdere 3–4 gadus pēc kārtas. Izmantojot mākslīgā intelekta efektīvus algoritmus, Invik sērijas iPower precīzijas gaisa kondicionētāji reālās pasaules testēšanā samazināja PUE no 1,8 līdz 1,3, ietaupot vairāk nekā 300 000 USD gadā elektroenerģijas izmaksās. Huawei siltuma pārvaldības kontrolieris (TMU izmanto maiņstrāvas/līdzstrāvas divjaudas struktūru, lai panāktu dzesēšanu bez pārtraukuma. Schneider Electric SmartCool termināļa gaisa kondicionēšanas enerģijas taupīšanas risinājums Sasniedziet 31 31% laika un enerģijas taupīšanas.
Tā vietā, lai sēdētu uz rokām, šie tradicionālie dalībnieki izmisīgi pārgāja uz šķidruma dzesēšanu. Tomēr transformācijas temps nav ticis kopsolī ar tirgu, ko pārņēma šķidruma dzesēšana.
Kur ir "pēdējais kaujas lauks" ar ūdeni dzesējamiem skrūvējamiem dzesētājiem? Ja ar ūdeni dzesējamie skrūvju dzesētāji tiek nomainīti, tas nenozīmē, ka rīt tie pazudīs.
Zema līdz vidēja blīvuma plauktos -- tradicionālajos datu centros, rūpnīcās un komerciālās ēkās ar vienas vienības plauktiem, kas mazāki par 10 kW -- ar ūdeni dzesējami skrūvju dzesētāji -- ar ūdeni dzesējami skrūvju dzesētāji joprojām ir visrentablākā iespēja. Tie ir tehniski nobrieduši, viegli kopjami, tiem ir zemas sākotnējās izmaksas, un to COP no 5,8 līdz 6,2 ir ideāli piemērots šiem scenārijiem.
2025. gada sākumā kopējais datu centru plauktu skaits valstī pārsniedz 8 miljonus, un tajās dominē vidēja un zema blīvuma plaukti. Šos "vecos plauktus" vienas nakts laikā neaizstās ar šķidruma dzesēšanu; šajā gadījumā ar ūdeni dzesējamiem skrūvju dzesētājiem labvēlības periods ir no pieciem līdz 10 gadiem.
Tomēr šis labvēlības periods negarantē drošību.
Šanhajā, Šeņdžeņā, Guidžou un citās vietās ir nepārprotami prasība, lai šķidruma dzesēšanas plauktu īpatsvars jaunos datu centros sasniegtu vairāk nekā 50 procentus, bet PUE ir jaunināts līdz mazāk nekā 1,4. Tas nozīmē, ka pat tad, ja šodien joprojām izmantojat ar ūdeni dzesējamus skrūvju dzesētājus, rīt jaunajā projektā jums būs jāizmanto šķidruma dzesēšana.
Dziļāka loģika ir tāda, ka šķidruma dzesēšana izspiež ne tikai dzesētāju, bet arī visu dzesēšanas struktūru.
Tradicionālā struktūra ir "Aukstā ūdens mašīna → dzesēšanas ūdens → precīza gaisa kondicionēšana → auksts gaiss → mikroshēma" ar garu ķēdi, lieliem zudumiem un augstu PUE. Šķidruma dzesēšanas struktūra ir "aukstā plāksne/iegremdēšana → šķidrums → mikroshēma" ar īsu ķēdi, zemu zudumu un zemu PUE. Jaunajā struktūrā dzesētāji tiek "atdzesēti", izmantojot augstas temperatūras dzesēšanas ūdeni un šķidruma dzesēšanas paneļus, lai tieši izkliedētu siltumu, pilnībā apejot tradicionālos dzesētājus.
"Šķidruma dzesēšana būs nākamā AI skaitļošanas jaudas tendence," atklāti sacīja Nvidia izpilddirektors Jensens Huangs. "Nākotnē pietiks ar 45 grādiem pēc Celsija silta ūdens, lai atdzesētu skaidas virs 80 grādiem pēc Celsija bez nepieciešamības pēc dzesētājiem."
Tas nav ieteikums, bet gan secinājums.
Vārdu sakot: nevis "labāks", bet "vajadzīgs". Datu centru tirgū 2026. gadā notiek nerimstošs likvidēšanas process.
Ar ūdeni dzesējamā skrūvju dzesētāja veiktspēja nav zaudēta, un tā 6,2 COP ir kļuvusi par gaisa dzesēšanas laikmeta griestiem. Fizikas likumu dēļ AI mikroshēmas nav iespējamas: gaisa un aukstā ūdens siltuma izkliedes spēja vienkārši nav pietiekama, lai izveidotu AI mikroshēmas.
Šķidruma dzesēšana nav "labāka izvēle", bet gan "vienīgā izvēle". Ja MCU izmanto vairāk nekā 20 miljonus kilovatu gadā, kad saskaņā ar politiku PUE ir jābūt mazākam par 1,25, ja 10 MW viedais skaitļošanas centrs izmanto vairāk nekā 30 miljonus kilovatu gadā, jums nav citas izvēles.
No ūdens dzesēšanas skrūvju dzesētājiem līdz ūdens dzesēšanas skrūvju dzesētājiem līdz šķidruma dzesētājiem datu centra dzesēšanas tehnoloģija ir izstrādāta vairāk nekā 60 gadus. Katru iterāciju noteica skaitļošanas jaudas prasības.
Taču šoreiz tas nav pieprasījums, kas to nospiež, bet gan paši fizikas likumi.
Ar ūdeni dzesējamo skrūvju dzesētāju laikmets nav beidzies, taču ir pienācis tā zelta laikmets. Nākamā desmitgade pieder šķidruma dzesēšanai. Tas nav tāpēc, ka šķidruma dzesēšana ir sarežģīta, bet gan tāpēc, ka gaisa dzesēšanas skrūvju dzesētāji un gaisa dzesēšanas un ūdens dzesēšanas skrūvju dzesētāji patiešām ir sasnieguši savas robežas.