文|腦極體
氣溫上升，還有什么能比“工作沒了”，更能讓人一瞬間心里拔涼拔涼的呢？
這個“薪盡自然涼”的故事，就發(fā)生在數(shù)據(jù)中心。
前不久，某電商平臺正在購物高峰期，結(jié)果IDC冷凍系統(tǒng)故障，機房設(shè)備溫度快速升高，直接宕機了12個小時，據(jù)說損失高達一億以上。
業(yè)務(wù)涼了，該企業(yè)的基礎(chǔ)平臺部負責人的職業(yè)生涯也涼了。當然，受傷的不止一個人，因為這次機房事故影響的還有微信、QQ等軟件，騰訊內(nèi)部的幾個高管也遭到了降級、免職的處罰。
（事故公告）
AI熱度狂飆，數(shù)字經(jīng)濟加速，作為計算的心臟最該保持涼爽的數(shù)據(jù)中心，也越來越難以冷靜，所以液冷也成了除AI之外，計算廠商“群起而攻之”的概念，也是IT人不得不關(guān)注的技術(shù)。
2022年被認為是數(shù)據(jù)中心的“液冷元年”。
因為客戶多了，雙碳戰(zhàn)略和東數(shù)西算的政策持續(xù)牽引，液冷從少數(shù)互聯(lián)網(wǎng)巨頭、公有云廠商、智算中心、HPC高性能計算中心等的選擇，開始引發(fā)更多大眾行業(yè)和企業(yè)的關(guān)注。
有需求就有供給，廠商動作也明顯多了。眾多服務(wù)器廠商、云計算和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)爭先研發(fā)數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)，甚至有廠商喊出了 “All in 液冷 ”的口號，許多新的液冷產(chǎn)品和解決方案被推向市場。
資本市場也愿意為液冷概念買單，今年以來，中科曙光、申菱環(huán)境、網(wǎng)宿科技、英維克等相關(guān)企業(yè)都出現(xiàn)過大漲。
多股力量之下，液冷的熱度很難不高。
不過，數(shù)據(jù)中心的冷卻技術(shù)發(fā)展了很多年，液冷對于數(shù)據(jù)中心來說并非新鮮事物，降本降PUE需求也不是一年兩年了，為什么AI一來液冷就突然成了風口？這個熱度是真實的嗎？
這個炙熱的夏天，我們不妨通過液冷的故事，來清涼一下。
時也：真的假的 “元年”？
元年，是個被用濫了的詞，我們聽過太多野心家嘴里的“元年”了。2014“智能家居元年”，買回家的藍牙聯(lián)網(wǎng)電器再也沒有更新過；2015“VR元年”，沒兩年行業(yè)就驟然降溫；2021“元宇宙元年”，一時沸騰，很快就被大家忘在腦后了……
數(shù)據(jù)中心的“液冷元年”，會不會也是曇花一現(xiàn)的概念炒作和噱頭呢？
我們也可以換個角度，來看看那些公認靠譜的“元年”，液冷是不是有雷同的要素加持？
2019被稱為5G商業(yè)應(yīng)用元年，大量5G商用牌照發(fā)放，進入明顯的加速進程——這是政策的強力牽引。
再看液冷，數(shù)據(jù)中心是能源密集型的，隨著雙碳政策的推進，數(shù)字經(jīng)濟加速，工信部提出，2022年全國新建大型數(shù)據(jù)中心PUE要達到1.4以下；“東數(shù)西算”文件進一步要求，東部地區(qū)集群數(shù)據(jù)中心的PUE要控制在1.25以內(nèi)，西部地區(qū)在1.2以內(nèi)。在此背景下，數(shù)據(jù)中心“節(jié)能減排”已經(jīng)勢在必行，風冷技術(shù)進步已經(jīng)放緩，液冷開始得到重視，合理。
2022，被稱為AIGC元年，AI作畫爆火，能力開始為全球用戶所接受，歲末年初的大語言模型又添一把火，AIGC進入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已成必然——這是技術(shù)的成果扎實。
目前，風冷在數(shù)據(jù)中心中仍占主導地位，液冷尚未得到更廣泛的采用，但主流服務(wù)器制造商都在 2022 年陸續(xù)開始建設(shè)標準化規(guī)模生產(chǎn)冷板液冷服務(wù)器的產(chǎn)線，幾乎所有的頭部互聯(lián)網(wǎng)公司都已對液冷技術(shù)密切跟蹤。技術(shù)夯實，成本隨產(chǎn)業(yè)化、標準化、規(guī)?；蠓陆担豪溟_始滲透，有戲。
往遠一點，1956年被稱為“人工智能元年”，是因為麥卡錫、閔斯基、香農(nóng)等知名學者匯聚在達特茅斯會議，群星璀璨——這是高屋建瓴的洞察。
新一輪AI革命已經(jīng)“做實”，當前 AI 正處于史上最長繁榮大周期，而AI計算等高性能應(yīng)用的芯片架構(gòu)，熱功率密度急劇上升，CPU已從每個芯片的150瓦增加到300瓦以上，圖形處理單元（GPU）已增加到每個芯片700瓦以上。功率越大，芯片就越熱，冷卻要求也就越高。這些高功率 CPU 和 GPU 被封裝到服務(wù)器中，每個機架產(chǎn)生的熱量就更多了。越來越多計算專家、科學家認同數(shù)據(jù)中心要供給高效綠色低碳的算力，Azure的首席架構(gòu)師Marcus Fontoura指出，5到10年內(nèi)，液冷的數(shù)據(jù)中心將成為主流，而不僅僅在超算和比特幣挖礦領(lǐng)域。液冷+DC的長期前景，看好。
從這個幾個判斷依據(jù)來看，“液冷”和數(shù)字經(jīng)濟之間的聯(lián)系密切，成為這一年來數(shù)據(jù)中心行業(yè)的關(guān)鍵詞，“元年”這個詞不是行業(yè)炒作的噱頭，是有真材實料的支撐。
命也：打鐵還需自身硬
或許有人會說：到底還是政策導向，雙碳降PUE的需求，只要機房里空調(diào)夠給力，增加的熱氣一樣會被冷卻，IT設(shè)備照樣好好地很可靠。
確實，只要服務(wù)器入口能保持在17-27攝氏度（64.4° F 和 80.6° F ）之間，那管你什么冷卻技術(shù)，能抓住老鼠的都是好貓，能降溫就行。液冷能被選中，還是在于自身的技術(shù)先進性。
傳統(tǒng)冷卻方式，氣流對流冷卻，可以簡單統(tǒng)稱為“風冷”。因為都是通過冷空氣與服務(wù)器的發(fā)熱元器件（CPU、圖像處理器、存儲等）進行熱交換，來達到制冷的效果，通常會有機房空調(diào)（CRAC）或機房空氣處理器（CRAH）單元，就類似于大家在家里吹空調(diào)，大熱天里涼風習習，想想就美滋滋。所以，數(shù)據(jù)中心有80-90%都是風冷。
吹空調(diào)已經(jīng)很爽了，為什么還要沖“冷水澡”？
液體冷卻，就是通過液體冷媒，將發(fā)熱源的熱量傳遞到遠處，再進行冷卻。
這就是液冷技術(shù)的“天生命好”——技術(shù)更先進。
液體冷媒比空氣的比熱容大，所以液冷的制冷效率和散熱速度，遠遠高于風冷。相當于室溫太高，空調(diào)得吹個十幾分鐘才舒適，而沖涼水一下子就能從頭涼到腳，哪臺高速運轉(zhuǎn)的服務(wù)器能拒絕這種快樂呢？達到同樣的冷卻效果，液冷的電源消耗更小，PUE（電源使用效率）也更低，很多浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心的PUE值甚至可以達到1.03～1.05，IT打工人降PUE的績效穩(wěn)了。
液冷元件比風扇的聲音小，所以整個液冷系統(tǒng)的噪聲，也比風冷CRAH單元小，基本可以達到“靜音”效果。想象一下，如果沒有單獨的機房，又要在辦公室里放一臺服務(wù)器，誰坐在嗡嗡嗡的機器旁邊還能安心辦公啊，所以哪怕稍微貴一點，也愿意選液冷。
液冷系統(tǒng)比空氣更可控。風冷“看天吃飯”，外部氣溫變化都可能影響到制冷效果，導致意想不到的故障，液冷就可控多了，只要冷媒不斷不漏，能持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮冷卻作用。這意味著，像新聞里那樣因為設(shè)備過熱中斷宕機而丟工作的IT倒霉蛋，會少很多。
空調(diào)可樂冰西瓜，是普通人眼里美妙的夏天，而緊緊巴巴擠在機柜服務(wù)器的處理器們，“沖涼”才是最愜意的享受。
運也：液冷來到臨界點Tipping Point
既然液冷這么好用，為什么風冷還是數(shù)據(jù)中心的主流，為什么微軟還要把數(shù)據(jù)中心搬去海底，為什么谷歌不早點向液冷轉(zhuǎn)型？
答案就是，液冷技術(shù)剛剛才來到“臨界點Tipping Point”。
液冷在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用并非新鮮事物，已經(jīng)存在了一段時間。上世紀60年代，IBM大型主機就通過液冷來解決固態(tài)設(shè)備的散熱難題。發(fā)展到本世紀，浸沒式液冷也應(yīng)用在超算、高性能計算場景中，是當之無愧的黑科技。
而普通的數(shù)據(jù)中心機房，開始趨勢性地采用液冷，是近兩年才開始到達“臨界點”。
所謂“Tipping Point”，也被翻譯成轉(zhuǎn)折點、引爆點，指的是某個事物發(fā)展到一定程度，會產(chǎn)生重大且通常不可阻擋的變化，向野火一樣蔓延的神奇時刻。
根據(jù)格拉德威爾的說法，臨界點到來的一個重要因素是“粘性”，即一個事物是不是能夠“粘”在公眾的腦海中，并影響他們的決策行為。
而我們觀察到，近年來液冷行業(yè)的一些變化：
首先，產(chǎn)業(yè)需求的粘性很強。
以往液冷技術(shù)主要應(yīng)用于高性能計算領(lǐng)域，數(shù)據(jù)中心又是一個較為傳統(tǒng)的行業(yè)，液冷的部署環(huán)境與傳統(tǒng)的機房有較大的差異，改造成本是很高的——除非它值得。
而AI和數(shù)字化的普及，讓液冷的需求粘性變得跟502一樣黏著。
以谷歌為例，一開始并不愿意采用液冷方案。谷歌數(shù)據(jù)中心副總裁卡瓦曾說：“想象一下，有一排又一排，一排又一排的機架，裝滿了我們的服務(wù)器。我們的硬件運營團隊每天都在那里，升級、維修、部署......如果所有這些服務(wù)器浸泡在數(shù)十萬加侖的礦物油中，日常操作將變得更加復雜?！?/p>
他本人承認，“液冷是非常好的東西，但對于谷歌的大規(guī)模部署，卻不是必需的”。結(jié)果我們都知道，谷歌變了，2018年開始向液冷轉(zhuǎn)型，原因是AI。自從谷歌的AI芯片TPU問世之后，它的并行計算能力強大，也十分耗電，以至于到了TPU 3.0，傳統(tǒng)的空氣冷卻完全不行了。所以，自從 TPU 3.0 在內(nèi)部推出以來，谷歌數(shù)據(jù)中心的工程師就急忙改造基礎(chǔ)設(shè)施以適應(yīng)芯片級液冷，即使這樣會增加成本。
AI所帶來的先進生產(chǎn)力和競爭力，讓風冷轉(zhuǎn)液冷的麻煩和投入，變得非常值得。
其次，技術(shù)的粘性在變強。
每一種新興技術(shù)的規(guī)模應(yīng)用，都需要經(jīng)過長期的實驗和迭代，來保證技術(shù)的實用性、穩(wěn)定性。
近年來我們看到，液冷的技術(shù)也有了非常大的飛躍，使其能夠走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
技術(shù)變化一，芯片級冷卻的突破。
芯片級冷卻，可以直接對發(fā)熱量較大的CPU、GPU，進行針對性地冷卻，這樣制冷更精確，冷卻效果當然也就更出色，可以支持更強大的芯片。而做到芯片冷卻，是非?？简炘O(shè)計能力和制造工藝的。目前這方面已經(jīng)有非常多的產(chǎn)品問世，比如阿里云“麒麟”是國內(nèi)第一個嘗試芯片級液態(tài)制冷的產(chǎn)品，將帶有芯片的集成電路板直接浸入液體，有效提升散熱效果。
技術(shù)變化二，冷板式液冷的可靠性加強。
應(yīng)用最為廣泛的冷板式液冷技術(shù)，也有非常大的提升。對于冷板式來說，用戶最擔心的就是漏液風險。冷卻液仍存在極小的安全性泄漏隱患，一旦發(fā)生可能引發(fā)嚴重的生產(chǎn)停運事故。
我們看到，頭部廠商已經(jīng)通過提升管路焊接工藝、增加智能漏液監(jiān)測裝置、使用相變等新技術(shù)、液環(huán)式真空CDU系統(tǒng)等，來多角度、全方位防范漏液風險，提升冷板式液冷的可靠性、安全性。
技術(shù)變化三，浸沒式液冷的下沉。
液冷有三種主流方式：冷板式、浸沒式、噴淋式。其中，冷板式最大眾，是應(yīng)用最早的液冷技術(shù)，曙光、浪潮、百度、華為等都開始在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用冷板式液冷技術(shù)；噴淋式最沒存在感，公開的應(yīng)用很少；浸沒式，長期以來是創(chuàng)新性極強的“黑科技”，節(jié)能性強，也是最為昂貴的“高嶺之花”。近年來，浸沒式液冷也開始從超算飛入尋常數(shù)據(jù)中心，有了“技術(shù)下沉”的趨勢。
比如2021 年，微軟研發(fā)了一種非常先進的兩相浸入式液冷方案，將電子元件浸入一桶液體中，這種液體的沸點很低，50°C（122°F）就會沸騰蒸發(fā)，吸走設(shè)備運行時產(chǎn)生的熱量，這一技術(shù)已經(jīng)在位于華盛頓州昆西的數(shù)據(jù)中心運行，也讓微軟成為第一家在生產(chǎn)環(huán)境中運行兩相浸入式液冷的云廠商。
國內(nèi)，中科曙光此前也已經(jīng)在超算系統(tǒng)中應(yīng)用了浸沒式液體相變的冷卻方式，積累了相應(yīng)的技術(shù)和實踐，并開始將其帶到數(shù)據(jù)中心，阿里也推出了單相變液冷產(chǎn)品。
另一個粘性，體現(xiàn)在成本的顯著下降。
前期的建設(shè)成本。目前國內(nèi)外廠商都開始推出模塊化設(shè)計的冷板式液冷解決方案，各個模塊（外冷設(shè)備、CDU模塊、集群環(huán)網(wǎng)模塊等）獨立設(shè)計、獨立安裝，大大提升了數(shù)據(jù)中心的建設(shè)效率，可以快速部署，省掉很多工時和流程，從而間接降低用戶成本。
后期的維護成本。近年來有實力的頭部廠商開始推出“交鑰匙工程”，提供液冷數(shù)據(jù)中心全生命周期整體解決方案，全線布局、加強服務(wù)，來降低綠色數(shù)據(jù)中心的后續(xù)成本。
折中的部署成本。一些傳統(tǒng)的風冷數(shù)據(jù)中心，不能新建機房，改造成本又比較高，難道就只能望洋興嘆了嗎？液冷產(chǎn)業(yè)還真想出辦法了，有廠商的液冷產(chǎn)品支持風液混布，風冷和液冷分別處于不同的子機房，互相之間獨立無干擾，一樣可以達到降PUE的效果，同時無需改造風冷機房，避免了樓梯改造、空間重布的麻煩。
需求強勁、技術(shù)可用、成本下降，液冷近年來的創(chuàng)新確實是踩在了時代的韻腳，黏住了數(shù)據(jù)中心，也黏住了基礎(chǔ)設(shè)施廠商。曙光、華為、聯(lián)想、阿里云、浪潮、寧暢等知名廠商紛紛發(fā)力，熱度看來還能再持續(xù)一陣。
能也：命運掌握在誰手里？
有句老話，時也命也運也，非吾所能也。成功有時候靠的是天命和運勢等，超出了個人的掌控能力。表現(xiàn)在科技領(lǐng)域，就是那些站在新技術(shù)浪潮之巔的企業(yè)，往往能隨著時代巨浪向前發(fā)展。
這是不是說，只要抓住“液冷”這個概念，就能吃到數(shù)據(jù)中心行業(yè)接下來的紅利呢？
歸根結(jié)底，要站上時代之巔確實有運勢一說，不全看真本事，但不能沒有真本事。
2022年以來，廠商都在將液冷列入戰(zhàn)略規(guī)劃，加大投入力度，我們能隔三岔五聽到液冷的產(chǎn)品與解決方案發(fā)布，隱隱有著全行業(yè)開花的趨勢。
然而必須承認的是，大眾對液冷的關(guān)注，很大一部分來自雙碳政策的壓力，追求數(shù)據(jù)中心節(jié)能的“政策正確”，企業(yè)必須在壓力下去更新IT基礎(chǔ)設(shè)施是“液冷”邏輯成立的前提。
而商業(yè)邏輯之外，我們更應(yīng)該看到，液冷技術(shù)大規(guī)模商用的瓶頸，才能更好判斷，哪些企業(yè)是真的能交付成熟的產(chǎn)品，哪些企業(yè)是將“液冷”作為一種趨勢在對客戶宣講。
第一個門檻，就是長時間投入的定力。
液冷數(shù)據(jù)中心是典型的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，需要參與者有多年的研發(fā)經(jīng)驗，來積累和掌握前沿技術(shù)，較高的研發(fā)費用決定了這只可能是少數(shù)頭部廠商的游戲，還是要跟進微軟、谷歌、華為、阿里、浪潮、曙光、聯(lián)想等頭部廠商的動態(tài)。尤其液冷數(shù)據(jù)中心的落地部署都是近年來才完成，缺乏長周期、大規(guī)模的驗證，比如浸沒式液冷還有很多技術(shù)規(guī)范是空缺狀態(tài)，這些企業(yè)的發(fā)展布局較早，使用過程中的可靠性更有保障。
第二個門檻，是標準化和定制化的平衡。
沒有標準化、規(guī)范化的產(chǎn)品設(shè)計和制造能力，產(chǎn)品和解決方案的成本很難被攤薄，后續(xù)的擴展和適配也可能存在隱患。與此同時，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模不同、承載的業(yè)務(wù)負載也不同，比如用來進行AI大模型訓練的企業(yè)級數(shù)據(jù)中心，和小型數(shù)據(jù)中心，對液冷服務(wù)器產(chǎn)品的需求截然不同，電力系統(tǒng)、能源條件、能效目標等指標也各不相同，這又要求企業(yè)能夠針對性地定制產(chǎn)品和解決方案，滿足多元化的需求，非標產(chǎn)品也能做到成本可控，這非?？简瀼S商的精益生產(chǎn)。
第三個瓶頸，是軟實力的充分完善。
數(shù)據(jù)中心采用液冷技術(shù)和產(chǎn)品涉及到復雜的規(guī)劃、改造、運維等工作，基礎(chǔ)設(shè)施廠商不僅要能提供過硬的硬件產(chǎn)品，軟實力也必須過關(guān)。一方面，是足夠全面，通過全生命周期從規(guī)劃到運維的服務(wù)，為客戶解決全系統(tǒng)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題，充分保障液冷數(shù)據(jù)中心的可靠運行。另一個是足夠高效，通過人工智能等技術(shù)提高服務(wù)器利用效率，能耗治理不是“引入液冷，萬事大吉”，還要通過電力網(wǎng)、算力網(wǎng)和熱力網(wǎng)的協(xié)同優(yōu)化，構(gòu)建最優(yōu)能耗體系。谷歌使用DeepMind AI產(chǎn)品在40個月內(nèi)將冷卻能耗減少了18%。此外，足夠多的朋友。液冷是非常需要產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作的，從上游的冷卻液、芯片供應(yīng)商到部件生產(chǎn)商、下游的ISV經(jīng)銷伙伴，擁有一個友好開放的朋友圈，確保供應(yīng)鏈的韌性和最終交付效果也是“軟實力”的體現(xiàn)。
從長遠來看，面向算力時代，液冷本身的前景遠大是真實的，不過短時間內(nèi)，產(chǎn)業(yè)條件和應(yīng)用性還有待加強，必定是先經(jīng)過一個個示范案例落地的逐步驗證和經(jīng)驗積累，最終一步步過渡到全液冷、全綠色的產(chǎn)業(yè)革命。
液冷來到臨界點，后面必然是巨大變化的開始。數(shù)據(jù)中心和一個涼爽的夏天，距離已經(jīng)不遠了。