施耐德電氣推出《智算中心液冷架構探討》白皮書

全球正在掀起一場關于AI算力的“競賽”，越來越多的智算中心正在加速部署：截止2023年底，國內(nèi)智算中心項目為128個；與此同時，2024年共有39個智算中心項目已投產(chǎn)。IDC也預計：到2026年，中國智能算力規(guī)模將進入每秒十萬億億次浮點（ZFLOPS）級別，達到1271.4EFLOPS。

在智算中心“如火如荼”的部署之時，如何“制冷”卻是建造與運維中不可繞開的難題：隨著人工智能服務器集群所帶來的高功率散熱挑戰(zhàn)迅速提升，傳統(tǒng)風冷散熱所能提供的制冷支持也愈發(fā)“捉襟見肘”，AI智算中心正在上演一場“冰與火之歌。”

綜合考量性能、成本、應用場景，智算中心液冷架構該怎么選擇？施耐德電氣推出《智算中心液冷架構探討》白皮書，為你挑選更適合的智算中心液冷架構提供“解題思路”。

Part 01

分析題干·液冷架構的關鍵要素是？

當我們談到“液冷架構”，我們往往在談什么？其關鍵要素又是什么？AI 服務器的液冷方式主要有冷板式液冷和浸沒式液冷，雖然二者在生態(tài)系統(tǒng)上有些微差異，但卻有著共通的三大要素——

服務器內(nèi)部的熱捕捉

CDU類型

將熱量排至室外環(huán)境的方法

數(shù)據(jù)中心液冷架構簡化視圖

服務器內(nèi)的熱捕獲簡單來說就是通過冷卻液把熱量從IT組件上“抽出來”，雖然“熱捕獲”這一要素是液冷架構的重要組成部分，但后兩個要素才是真正考察的“重難點”。

Part 02

拆解考點·“種草”的CDU如何選？

考點一：冷卻分配單元（CDU）——

掌握給IT系統(tǒng)分配制冷量的“大權”，就像“智能空調(diào)管家”。但想挑選一名合適的“管家”并不簡單，除了溫度控制、流量控制、壓力控制、流體處理、熱交換和隔離這五大基本功能，CDU還有眾多其他具體屬性，細看下來實在讓人焦頭爛額！

此時我們可以用到“控制變量法”，通過確定兩大CDU的關鍵屬性以簡化決策流程，實現(xiàn)“公式活用”。

01 熱交換類型：

液體-空氣（L2A）：“捉住”IT組件中的熱量后，直接排放到數(shù)據(jù)中心的空氣中

液體-液體（L2L）：“捉住”IT組件中的熱量后，排放到設施內(nèi)的水系統(tǒng)“改造”

除了這兩種主流的熱交換類型，還有制冷劑-空氣（R2A）、制冷劑-液體（R2L）、液體-制冷劑（L2R）、制冷劑-制冷劑（R2R）等共計6種熱交換類型。

02 CDU的容量和尺寸外形

機柜內(nèi)安裝式：顧名思義，將CDU安裝在機柜內(nèi)并為單個機柜提供制冷；通常分為20-40kW和40-80kW兩種容量。

落地式：類似“中央空調(diào)”為多個機柜提供制冷，通常與液冷IT機柜相鄰；根據(jù)熱交換類型的不同，其功率可達約60 kW或從300 kW到1MW以上不等。

Part 03

拆解考點·把熱量排出去總共分幾步？

考點二：將熱量排至室外——

在“熱量大掃除”后，收集到的余熱該如何處理？在家中，掃出來的垃圾可以直接扔進垃圾桶，但對于精巧的數(shù)據(jù)中心而言，將熱量排至室外可就沒那么簡單了。常見的“解題思路”有3種——

液-氣熱交換：將熱量直排IT機房的空氣中（閉環(huán)式局部散熱）

液-液熱交換：熱量排到設施系統(tǒng)現(xiàn)有回路的水中進行循環(huán)降溫

設計專用散熱系統(tǒng)：為智算中心的液冷系統(tǒng)設計建設獨立散熱系統(tǒng)

液冷架構散熱的簡化視圖

雖然看起來這三種熱量排放方式效率不同，但其實它們各有所長，需要根據(jù)不同的數(shù)據(jù)中心液冷改造環(huán)境綜合考慮才能更好地“發(fā)散余熱”。

Part 04

分步求解·舉一反三部署液冷“尖子生”

智算中心的液冷架構實際部署不能僅僅考慮數(shù)據(jù)計算，還需要統(tǒng)籌考慮現(xiàn)有制冷基礎設施兼容性、部署規(guī)模、部署速度、能效等實際要素，舉一反三才能為這道“應用題”給出“滿分答卷”。

常見的液冷架構，包括散熱方法和CDU類型

正因如此，在梳理清晰“CDU類型”和“將熱量排放到室外”這兩大考點之后，施家通過排列組合給出了智算中心液冷架構業(yè)內(nèi)常見“例題”的“分步求解思路”。

01 先選散熱方法：

又是“液-氣熱交換”、又是“液-液熱交換”、又是新建散熱系統(tǒng)，到底什么散熱方法適合我？萬變不離其宗，遵循自身對于改造規(guī)模、成本和效率的綜合需求即可“對號入座”——

例如，如果現(xiàn)有機房規(guī)模較小或需要快速部署液冷架構，則可以選擇基于現(xiàn)有散熱系統(tǒng)的空氣直排方式；如果需要部署大規(guī)模液冷服務器，則需要根據(jù)是否擁有冷機、成本如何等要素再考慮是否新建專用散熱系統(tǒng)。

02 再挑CDU的容量和外形尺寸：

CDU的選擇更加簡單，總結起來便是3個關鍵詞：“看速度”“看空間”“看規(guī)模”——機柜部署需求較少或需要更高部署速度時，機柜內(nèi)安裝式CDU更佳；IT機柜內(nèi)空間相對不足或部署數(shù)量需求較大，則落地式CDU更是“明智之選”。

兵馬未動，糧草先行——

人工智能算力競爭進入白熱化，配套的制冷、管理、可持續(xù)性等“后備”力量至關重要。憑借在數(shù)據(jù)中心制冷領域多年的經(jīng)驗與創(chuàng)新的解決方案，施家有信心并致力于為伙伴提供更加高效、綠色、前瞻性的服務，為AIGC時代的數(shù)字化基座提供更多先進力量。