The Data Center Liquid Cooling War: Τα υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα αντικαθιστούν την ψύξη αέρα

Ένας πόλεμος χωρίς μπαρούτι έχει αποφασιστεί.
Τον Μάιο του 2026, το H3C έριξε μια βόμβα στο NAVIGATE Summit: το σύστημα υψηλής πυκνότητας, υψηλής πυκνότητας, πλήρως υγρόψυκτο S90000, με 576 πυρήνες και κέντρο δεδομένων PUE να πέφτει κάτω από το 1,05.
Την ίδια περίπου περίοδο, η NVIDIA αποκάλυψε το ατού της, το Vera Rubin NVL72, την πρώτη αρχιτεκτονική που είναι 100% υγρόψυκτος στο συνέδριο GTC. Από τα 700W του H100 έως τα 2000W του Rubin έως τα 500W του Vermeer, η κατανάλωση ενέργειας του MCU εκτοξεύτηκε στα ύψη.
Μόλις πριν από λίγα χρόνια, οι κύριες λύσεις ψύξης για τα κέντρα δεδομένων ήταν αερόψυκτα κλιματιστικά ακριβείας και υδρόψυκτα ψυκτικά συγκροτήματα βιδών. Αποτέλεσαν τη ραχοκοκαλιά του κλάδου, με το PUE να κυμαίνεται γενικά μεταξύ 1,4 και 1,65, ενώ το COP είναι σχεδόν σταθερό μεταξύ 3,5 και 4,5.
Αλλά τώρα, τους έδιωξαν από τη σκηνή.
Όχι σταδιακή πτώση, αλλά διαρθρωτική σταδιακή κατάργηση.
Υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα: Κάποτε ο «βασιλιάς της ενεργειακής απόδοσης», τώρα μια «παγίδα πολιτικής». Για να καταλάβουμε πόσο δραστική είναι η αλλαγή, πρέπει πρώτα να δούμε πόσο ισχυρός ήταν ο «βασιλιάς» που αντικαταστάθηκε.
Τα υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα, τα οποία έχουν διπλούς κοχλιωτούς συμπιεστές στον πυρήνα τους, έχουν ψυκτικές ικανότητες που κυμαίνονται από 700 έως 1000 kW, με τυπικές τιμές COP που κυμαίνονται από 5,8 έως 6,2, και ορισμένα μοντέλα υψηλής τεχνολογίας που πλησιάζουν ακόμη και το 6,5. Χρησιμοποιούν συμπυκνωτές κελύφους και σωλήνα, πλημμυρισμένους εξατμιστές και ηλεκτρονικές βαλβίδες εκτόνωσης και είναι εξοπλισμένοι με ένα έξυπνο σύστημα ελέγχου μικροϋπολογιστή που υποστηρίζει σταθερή ρύθμιση ενέργειας για την ακριβή κάλυψη της ζήτησης στο εύρος φορτίου 10% έως 100%.
Το σύστημα χρησιμοποιείται εδώ και δεκαετίες σε βιομηχανίες όπως τα χημικά, τα ηλεκτρονικά, τα φαρμακευτικά προϊόντα και η νέα ενέργεια και είναι αναμφίβολα ο «βασιλιάς της βιομηχανικής ψύξης». Ένα υδρόψυκτο βιδωτό ψυκτικό συγκρότημα 500 τόνων, το οποίο λειτουργεί 8.000 ώρες το χρόνο, είναι άφθαρτο σε ένα παραδοσιακό κέντρο δεδομένων.
Αλλά εδώ είναι το πρόβλημα: το ταβάνι του είναι το πάτωμα των τσιπ AI.
Όταν η πυκνότητα ισχύος ενός rack μεταβαίνει από τα παραδοσιακά 5-10kW στα 60kW ή ακόμα και στα 130kW, και το TDP του τσιπ πηδά από 700W στα 2000W, η ισχύς ψύξης ενός υδρόψυκτου κοχλιοφόρου ψύκτη είναι σαν να χρησιμοποιείς έναν κάδο για να ελέγξεις έναν κρουνό, αλλά δεν ήταν πρακτικά αδύνατο.
Είναι περισσότερο θέμα πολιτικής. Η Εθνική Επιτροπή Ανάπτυξης και Μεταρρυθμίσεων έχει προτείνει έναν σκληρό στόχο για το PUE 2025, δηλαδή την κατασκευή και την ανακαίνιση ορισμένων νέων και μεγάλων κέντρων δεδομένων έως το 2025, εκ των οποίων το 1,2 δεν θα είναι έργα εθνικού κόμβου. Τα νέα έξυπνα υπολογιστικά κέντρα της Σαγκάης απαιτούν περισσότερο από το 50% των ραφιών υγρής ψύξης και τα κέντρα δεδομένων των κέντρων δεδομένων χρειάζονται το 50%.
Τα παραδοσιακά υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα υποστηρίζουν συστήματα ψύξης αέρα. Δεν είναι θέμα «ελαφρώς κατώτερου», είναι ζήτημα «εντελώς ανεπαρκούς».
Δεν υπάρχει τίποτα κακό με τα λανθασμένα υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα. Απλώς συμβαδίζουν με τη ροή.
Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της υγρής ψύξης; Τρεις λέξεις: γρήγορο, κρύο, οικονομία. Η υγρή ψύξη δεν είναι νέα τεχνολογία. Η IBM άρχισε να εργάζεται σε υγρόψυκτους υπολογιστές τη δεκαετία του 1960 και κατέληξε στην ιδέα της υγρής διηλεκτρικής ψύξης το 1966. Αλλά μόνο μετά την έκρηξη της υπολογιστικής ισχύος της τεχνητής νοημοσύνης, η υγρή ψύξη έγινε πραγματικά mainstream.
Ο λόγος είναι απλός: τα φυσικά όρια των αερόψυκτων κοχλιωτών ψυκτών και των αερόψυκτων και υδρόψυκτων κοχλιωτών ψυκτών έχουν θρυμματιστεί από τσιπ τεχνητής νοημοσύνης.
Ας κάνουμε μερικούς υπολογισμούς απαγωγής θερμότητας. Πόσο πιο κρύος είναι ο αέρας από το υγρό; Η απάντηση: τα υγρά είναι 1000 έως 3000 φορές θερμότερα από τον αέρα. Δεν πρόκειται για «λίγο καλύτερη» διάκριση, αλλά για μια καταστροφική νίκη από μια άποψη.
Όταν το τσιπ H200 της NVIDIA παράγει περισσότερο από το 30% της θερμότητας σε υψηλό φορτίο και όταν η κατανάλωση ενέργειας των μικροϋπολογιστών αυξάνεται από 700 W σε 200 W, το όριο απαγωγής θερμότητας του παραδοσιακού συστήματος ψύξης αέρα παραβιάζεται εύκολα σαν τοίχος από χαρτί. Η ψύξη του αέρα ενέχει τον κίνδυνο τοπικών hotspot. Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας μπορεί να οδηγήσουν σε διακοπές στις εκπαιδευτικές αποστολές, επαναλήψεις σημείων ελέγχου και αυξημένη καθυστέρηση συγχρονισμού δικτύου. Για συμπλέγματα υψηλής απόδοσης, τυχόν απρογραμμάτιστος χρόνος διακοπής λειτουργίας μπορεί να κοστίσει εκατομμύρια δολάρια.
Πώς η υγρή ψύξη λύνει αυτό το πρόβλημα; Κάθε μέθοδος έχει τα δικά της πλεονεκτήματα.
Η πρώτη μέθοδος: Ψύξη σε ψυχρή πλάκα - η κύρια λύση και ο ταχύτερος τρόπος βιομηχανοποίησης.
Χρησιμοποιώντας "τσιπ πάγου" στο τσιπ, τα υγρά ρέουν μέσω μικροκαναλιών, παίρνοντας τη θερμότητα απευθείας μαζί τους. Η λύση απαιτεί ελάχιστες τροποποιήσεις στην υπάρχουσα αρχιτεκτονική διακομιστή και είναι εύκολη στην ανάπτυξη, καθιστώντας την κορυφαία επιλογή για την ανάπτυξη υποδομής AI από το 2025 έως το 2026. Τόσο το S90000 της H3C όσο και το C7000-F της Sugon's C7000-F με αλλαγή φάσης τα υγρά ψυκτικά διαλύματα ψυχρής πλάκας ακολουθούν αυτήν την προσέγγιση.
Το υγρό κρύου πάνελ μπορεί να επιτύχει PUE μικρότερο από 1,2, ορισμένα σχήματα βελτιστοποίησης μπορεί να φτάσουν ακόμη και το 1,1. Σε σύγκριση με τη συμβατική ψύξη αέρα, η υγρή ψύξη βελτιώνει την απόδοση απαγωγής θερμότητας κατά περίπου 50% και εξοικονομεί πάνω από 30% της σπατάλης ενέργειας. Ένα μεγάλο έως μεσαίου μεγέθους κέντρο έξυπνων υπολογιστών με χωρητικότητα 10 εκατομμυρίων κιλοβάτ μπορεί να εξοικονομήσει περίπου 30 εκατομμύρια δολάρια ετησίως σε κόστος ηλεκτρικής ενέργειας.
Η δεύτερη μέθοδος: Εμβάπτιση υγρού ψύξης - η απόλυτη λύση για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης απαγωγής θερμότητας.
Αυτό περιλαμβάνει την πλήρη βύθιση του διακομιστή σε μονωτικό ψυκτικό υγρό, με το τσιπ να έρχεται σε άμεση επαφή με το υγρό. Η θερμότητα διαχέεται απευθείας μέσω της εξάτμισης ενός υγρού ή της αύξησης της ειδικής θερμότητάς του. Η λύση είναι χιλιάδες φορές πιο αποτελεσματική από την ψύξη αέρα, με σταθερότητα PUE ελεγχόμενη μεταξύ 1,05 και 1,1, θόρυβο κάτω από 50 ντεσιμπέλ και πυκνότητα ισχύος ανά μονάδα μεγαλύτερη από 100 κιλοβάτ.
Το σύστημα ψύξης εμβάπτισης της Alibaba, που αναπτύχθηκε στο κέντρο δεδομένων Zhang Bei, έκανε θαύματα μετά από δύο χρόνια λειτουργίας: το αθροιστικό ποσοστό αστοχίας των εξαρτημάτων του υγρόψυκτου διακομιστή είναι 52,9% χαμηλότερο από αυτό του διακομιστή με αερόψυξη. Αυτό όχι μόνο εξοικονομεί ηλεκτρική ενέργεια, αλλά μειώνει και το κόστος συντήρησης.
Ωστόσο, η υγρή ψύξη εμβάπτισης έχει επίσης υψηλά εμπόδια εισόδου --υψηλό κόστος ψυκτικού μέσου εισόδου, περίπλοκη λειτουργία και συντήρηση και έλλειψη βιομηχανικών προτύπων. Ως εκ τούτου, βραχυπρόθεσμα, η ψύξη της ψυχρής πλάκας είναι προτεραιότητα, ενώ η ψύξη με εμβάπτιση είναι πρόσθετο.
Τα δεδομένα της αγοράς δεν πρέπει να μυρίζονται: ο πόλεμος των 20 έως 76,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Οι αριθμοί είναι η πιο ειλικρινής κρίση.
Οι παγκόσμιες επενδύσεις σε κέντρα δεδομένων με υγρόψυξη αυξήθηκαν σταθερά στα 26,32 δισεκατομμύρια δολάρια από το 2017 έως το 2025. Η κινεζική αγορά ήταν πιο ενεργή, αυξανόμενη από 16,91 δισεκατομμύρια γιουάν το 2017 σε 76,55 δισεκατομμύρια γιουάν το 2025, με σύνθετο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 21%.
Μέχρι το 2026, ο αριθμός αυτός επιταχύνεται. Μέχρι το 2026, η China Galaxy Securities βλέπει την αγορά υγρής ψύξης για έξυπνα υπολογιστικά κέντρα με δυνατότητα AI σε περίπου 20 δισεκατομμύρια γιουάν, διακομιστές και υγρή ψύξη cloud στα περίπου 8-10 δισεκατομμύρια γιουάν, παραδοσιακές βιομηχανίες σε περίπου 2 δισεκατομμύρια γιουάν και αγορά διακομιστών υγρής ψύξης της Κίνας σε περισσότερα από 30 δισεκατομμύρια γιουάν.
Τι γίνεται με την παραδοσιακή αγορά κλιματιστικών ακριβείας; Το 2024, το μέγεθος της αγοράς κλιματιστικών ακριβείας του κέντρου δεδομένων της Κίνας ξεπέρασε τα 5 δισεκατομμύρια γιουάν, σημειώνοντας αύξηση 29% από έτος σε έτος. Φαίνεται ότι μεγαλώνει; Αλλά αυτό συμβαίνει επειδή οι υπάρχουσες αγορές εξακολουθούν να το χωνεύουν. Μακροπρόθεσμα, η τεχνολογία υγρής ψύξης θα συμπιέσει σταδιακά το μερίδιο αγοράς των κλιματιστικών ακριβείας τα επόμενα 5-10 χρόνια, μια τάση μη αναστρέψιμη.
Όσον αφορά το ανταγωνιστικό τοπίο, η Sugon Digital Technology κατέχει μερίδιο αγοράς 55,7% έως 61,3% στην αγορά υποδομών υγρής ψύξης, οδηγώντας στην αγορά για 3-4 συνεχόμενα χρόνια. Χρησιμοποιώντας αλγόριθμους αποδοτικούς στην τεχνητή νοημοσύνη, τα κλιματιστικά ακριβείας της σειράς iPower της Invik μείωσαν το PUE από 1,8 σε 1,3 σε πραγματικές δοκιμές, εξοικονομώντας περισσότερα από 300.000 $ ετησίως σε κόστος ηλεκτρικής ενέργειας. Ελεγκτής θερμικής διαχείρισης της Huawei (Το TMU χρησιμοποιεί δομή διπλής ισχύος AC/DC για την επίτευξη ψύξης "μηδενικής διακοπής". Λύση εξοικονόμησης ενέργειας τερματικού κλιματισμού SmartCool της Schneider Electric Επίτευξη 31 31% εξοικονόμησης χρόνου και ενέργειας.
Αντί να κάθονται στα χέρια, αυτοί οι παραδοσιακοί συμμετέχοντες έκαναν μια απελπισμένη μετάβαση στην υγρή ψύξη. Ωστόσο, ο ρυθμός μετασχηματισμού δεν συμβαδίζει με την αγορά να κατακλύζεται από την υγρή ψύξη.
Πού είναι το «τελευταίο πεδίο μάχης» για τα υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα; Το να λέμε ότι τα υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα αντικαθίστανται δεν σημαίνει ότι θα εξαφανιστούν αύριο.
Σε ράφια χαμηλής έως μεσαίας πυκνότητας -- παραδοσιακά κέντρα δεδομένων, εργοστάσια και εμπορικά κτίρια με ράφια μιας μονάδας κάτω των 10 kW -- υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα -- τα υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα παραμένουν η πιο οικονομική επιλογή. Είναι τεχνικά ώριμα, εύκολα στη συντήρηση, έχουν χαμηλό αρχικό κόστος και το COP τους από 5,8 έως 6,2 είναι ιδανικό για αυτά τα σενάρια.
Από τις αρχές του 2025, ο συνολικός αριθμός ραφιών κέντρων δεδομένων στη χώρα είναι πάνω από 8 εκατομμύρια, όπου κυριαρχούν τα rack μεσαίας και χαμηλής πυκνότητας. Αυτά τα "παλιά ράφια" δεν θα αντικατασταθούν εν μία νυκτί με υγρή ψύξη. Σε αυτήν την περίπτωση, τα υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα έχουν περίοδο χάριτος από πέντε έως 10 χρόνια.
Ωστόσο, αυτή η περίοδος χάριτος δεν εγγυάται ασφάλεια.
Η Σαγκάη, το Shenzhen, το Guizhou και άλλα μέρη απαιτούν ρητά ότι η αναλογία των ραφιών υγρής ψύξης στα νέα κέντρα δεδομένων φθάνει περισσότερο από το 50%, με το PUE να έχει αναβαθμιστεί σε λιγότερο από 1,4. Αυτό σημαίνει ότι ακόμα κι αν εξακολουθείτε να χρησιμοποιείτε υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα σήμερα, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε υγρό ψύξη για το νέο σας έργο αύριο.
Η βαθύτερη λογική είναι ότι η υγρή ψύξη εκτοπίζει όχι μόνο το ψυγείο, αλλά ολόκληρη τη δομή ψύξης.
Η παραδοσιακή δομή είναι "Μηχανή κρύου νερού → Νερό ψύξης → κλιματισμός ακριβείας → κρύος αέρας → τσιπ" με μακριά αλυσίδα, υψηλή απώλεια και υψηλό PUE. Η δομή ψύξης υγρού είναι "ψυχρή πλάκα/εμβύθιση → υγρό → τσιπ" με κοντή αλυσίδα, χαμηλή απώλεια και χαμηλό PUE. Στη νέα δομή, οι ψύκτες «αποψύχονται» -χρησιμοποιώντας νερό ψύξης υψηλής θερμοκρασίας και πάνελ υγρής ψύξης για να διαχέουν τη θερμότητα απευθείας, παρακάμπτοντας εντελώς τα παραδοσιακά ψύκτες.
"Liquid cooling will be the next trend in AI computing power," Nvidia CEO Jensen Huang said bluntly. "In the future, 45 degrees Celsius of warm water will be enough to cool chips above 80 degrees Celsius without the need for coolers."
Αυτό δεν είναι πρόταση, αλλά συμπέρασμα.
Με μια λέξη: όχι «καλύτερα», αλλά «απαραίτητα». Η αγορά των κέντρων δεδομένων το 2026 υποβάλλεται σε αδιάκοπη διαδικασία εξάλειψης.
Η απόδοση του υδρόψυκτου βιδωτού ψυκτικού συγκροτήματος δεν έχει χαθεί και το 6.2 COP του έχει γίνει το ανώτατο όριο της εποχής του αερόψυκτου. Λόγω των νόμων της φυσικής, τα τσιπ τεχνητής νοημοσύνης δεν είναι εφικτά: η ικανότητα διάχυσης θερμότητας του αέρα και του κρύου νερού απλά δεν είναι αρκετή για την παραγωγή τσιπ τεχνητής νοημοσύνης.
Η υγρή ψύξη δεν είναι μια «καλύτερη επιλογή» αλλά η «μόνη επιλογή». Όταν το MCU χρησιμοποιεί περισσότερα από 20 εκατομμύρια κιλοβάτ ετησίως, όταν η πολιτική απαιτεί το PUE να είναι μικρότερο από 1,25, όταν το Smart Computing Center των 10 MW χρησιμοποιεί περισσότερα από 30 εκατομμύρια κιλοβάτ το χρόνο, δεν έχετε άλλη επιλογή.
Από υδρόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα μέχρι υδρόψυκτα ψυκτικά συγκροτήματα με βίδες έως ψύκτες υγρών, η τεχνολογία ψύξης του κέντρου δεδομένων έχει αναπτυχθεί για περισσότερα από 60 χρόνια. Κάθε επανάληψη οδηγήθηκε από τις απαιτήσεις της υπολογιστικής ισχύος.
Αλλά αυτή τη φορά, δεν είναι η ζήτηση που την ωθεί στα όριά της, είναι οι ίδιοι οι νόμοι της φυσικής.
Η εποχή των υδρόψυκτων βιδωτών ψυκτών δεν έχει τελειώσει, αλλά η χρυσή εποχή της έχει φτάσει. Η επόμενη δεκαετία ανήκει στην υγρή ψύξη. Αυτό δεν συμβαίνει επειδή η υγρή ψύξη είναι περίπλοκη, αλλά επειδή τα αερόψυκτα βιδωτά ψυκτικά συγκροτήματα και τα αερόψυκτα και υδρόψυκτα ψυκτικά συγκροτήματα έχουν φτάσει πραγματικά στα όριά τους.