近些年計算力需求的增長直接推動了社會的進步。隨著新基建時代的到來，5G網(wǎng)絡，人工智能以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將會獲得飛速發(fā)展。舉例來說，2016年，全球最大的數(shù)據(jù)中心大約是58萬平方米，但是到了2019年，已經(jīng)達到了99萬平方米，相當于140個足球場。在三年的時間里，最大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的面積增長了75%。這就充分說明社會經(jīng)濟進步對于計算力的巨大需求。在這樣的背景下，提供超強算力的大型數(shù)據(jù)中心，以及服務近場數(shù)據(jù)處理的邊緣數(shù)據(jù)中心勢必會加快建造和部署。

據(jù)科智咨詢（中國IDC圈）最新發(fā)布的《2019-2020中國IDC產業(yè)發(fā)展研究報告》預計，2019-2022年中國IDC業(yè)務市場規(guī)模復合增長率為26.9%。與此同時，與數(shù)據(jù)中心建設有關的行業(yè)也將連帶獲得發(fā)展。屆時，將形成一幅全新的數(shù)字經(jīng)濟時代生態(tài)版圖。

傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)已到瓶頸，液冷技術生態(tài)化正在形成

不過我們也應該注意到的是，隨著數(shù)據(jù)中心計算力的提升，其限制因素也將日益明顯。對于新建的數(shù)據(jù)中心而言，最大的資金投入不是建筑本身，而是保證電力供應的設備成本以及機房制冷成本。計算密度的增加已經(jīng)讓一些大型數(shù)據(jù)中心的建設項目資金突破了10億美元大關，這其中制冷系統(tǒng)占了很大比重。目前，我國數(shù)據(jù)中心的能耗85%在PUE1.5-2.0之間， ODCC預計，照此趨勢，到2030年我國數(shù)據(jù)中心的能耗將從2018年的1609億千瓦時增長到2030年的4115億千瓦時。

要想解決如此之高的能耗問題，傳統(tǒng)風冷和水冷空調散熱方式將變得力不從心，只有通過液冷才是根本的解決之道。信通院云大所所長何寶宏博士日前在參加中國IDC圈舉辦的在線直播時曾強調：“對于解決“高熱密度數(shù)據(jù)中心散熱”液冷技術將比傳統(tǒng)空調更有效，將成為數(shù)據(jù)中心未來發(fā)展的不二選擇。液冷技術不僅降溫快、能耗低，而且是最環(huán)保的。液冷的發(fā)展經(jīng)歷了研究期（1992年以前），萌芽期（1992年—2016年），小規(guī)模應用期（2016年至今）”。

首先，和傳統(tǒng)的風冷技術相比，液體導熱能力是空氣的25倍，同體積液體帶走熱量是同體積空氣的近3000倍；其次，同等散熱水平時，液冷噪音水平比風冷噪音降低20-35分貝；另外，在耗電量方面，液冷系統(tǒng)約比風冷系統(tǒng)節(jié)省電量30%-50%；最后，液冷還可以降低數(shù)據(jù)中心的故障率。傳統(tǒng)的風冷系統(tǒng)會帶來空氣的流動而產生振動，振動會直接影響IT系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命。但液冷則完全不必擔心這個問題。

由此不難發(fā)現(xiàn)，液冷在未來取代風冷和水冷空調在技術上完全沒有障礙。何寶宏博士認為，“從風冷到液冷，改變的將不僅是制冷方式，而是整個數(shù)據(jù)中心的生態(tài)?！币坏?shù)據(jù)中心的制冷方式從風冷轉為液冷，那么隨之發(fā)生改變的還有服務器的設計，以及整個數(shù)據(jù)中心的設計。如果液冷技術進一步完善，生態(tài)系統(tǒng)進一步成熟，那么將引發(fā)一連串的“革命”。

新基建時代，浸沒式液冷將成主流

據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，采用風冷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，有超過50%的能耗用來應付冷卻系統(tǒng)。其PUE值很難控制在1.4以下，且單柜功率密度最高只能到30Kw左右。但應用液冷技術的數(shù)據(jù)中心，應用在冷卻系統(tǒng)的能耗則可以大幅度降低，特別是對于那些采用刀片式服務器加浸沒相變液冷技術的機房而言尤甚。其PUE值甚至可以控制在1.1或者以下。和前者相比，機房的整體能效將有30%的提升，而CPU等核心部件的性能也可以相應提升20%，單機柜功率密度更是可以達到160Kw左右。

事實上，出于多種因素的考慮，在數(shù)據(jù)中心液冷領域也演化出了諸多“門派”。其中最典型的分別是浸沒式，冷板式以及噴淋式。不過無論是從當前需求還是從未來數(shù)據(jù)中心的技術演進來看，浸沒式液冷相比于其他兩種方式更被行業(yè)看好。

從當前的需求角度來看，全球40%的超大型數(shù)據(jù)中心在美國，而我國雖然緊隨其后居世界第二，但比例僅為11%。面對暴增的高性能計算需求，我國的超大型數(shù)據(jù)中心仍然面臨著巨大的市場缺口。這種情況在新基建時代必然“惡補”，而以“三高”（即高密度，高電力和高算力）為主要特點的超大型數(shù)據(jù)中心，正是浸沒式液冷的用武之地。

除此以外，近些年來依托大數(shù)據(jù)和深度學習算法的日趨成熟，人工智能的發(fā)展如火如荼。比如人體基因工程序列計算，自然環(huán)境當中的大氣或者洋流仿真研究，甚至天體物理的數(shù)據(jù)處理和宇宙演化模擬等，都必然伴隨著大量的數(shù)據(jù)運算分析處理，包括圖片的分析處理。但這必然要求未來建設更多以GPU為核心的，符合人工智能計算力的大型數(shù)據(jù)中心。但是對于GPU而言，單個芯片的功耗可以達到300瓦以上，這樣對于整個服務器來說，散熱問題將變得無比嚴峻，冷板和噴淋等方式在效率上很難滿足需求，必須依托全浸沒式液冷技術才能夠解決。

阿里巴巴副總裁周明表示：“浸沒式液冷是數(shù)據(jù)中心的躍遷式技術創(chuàng)新，具有高能效、高密度、高可用和高可靠等特性。浸沒式液冷突破技術瓶頸，可以使單機柜功率密度提升3倍以上；同時，IT部件故障率大幅降低，有效提升云服務品牌。浸沒式液冷可以為社會節(jié)省大量能源，預計2030年浸沒式液冷可節(jié)約用電1637.77億千瓦時，將數(shù)據(jù)中心的總用電量降低至2477.23億千瓦時?！笔聦嵣?，除了行業(yè)專家和企業(yè)用戶的高度關注以外，近兩年來，很多設備廠商也加大了針對數(shù)據(jù)中心液冷市場的產品開發(fā)力度。

可以說，在未來新基建時代，大型數(shù)據(jù)中心將有望成為浸沒式液冷技術的天下。不過需要說明的是，由于需要對建筑結構進行“傷筋動骨”的改造，所以浸沒式液冷并不適用于對已建成數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)升級。另外，目前風冷還能夠滿足市面上熱負荷較低的EDC或者小型數(shù)據(jù)中心，完全沒有必要更換價格昂貴的液冷系統(tǒng)。

后記：

綜上所述，從長遠角度而言，社會對于計算力的需求永無止境，而機房的冷卻技術發(fā)展將在很大程度上決定數(shù)據(jù)中心計算力提升的瓶頸高低。浸沒液冷技術作為一種高效，節(jié)能，安全的冷卻技術，在新基建時代，將成為大型和超大型數(shù)據(jù)中心的最佳選擇。

中國IDC圈延續(xù)IDCC“新基建”的主題，將于2020年6月18-19日舉辦“IDCC2020 深圳站”——《產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎建設高層論壇暨 5G、數(shù)字經(jīng)濟論壇》。會議將邀請5G、數(shù)據(jù)中心、投資等領域的行業(yè)大咖參與分享，匯聚來自全國各行業(yè)的產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設者，大家共同探討“新基建”下的數(shù)據(jù)中心發(fā)展與未來。

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