(来源:纪要头等座)液冷材料专家电话会一、AI拉动下,液冷技术路线演变与下一代散热趋势展望技术路线进化:从风冷到双向冷板组合趋势:液冷技术路线从早期的风冷逐步发展,风冷已难以满足高密度高功率AI超算需求,之后经历了从风冷进化到单向冷板,再到单向静默、双向静默的过程,2024年出现了双向冷板,还存在双向冷板与静默式的混合方式等组合趋势。
下一代芯片散热:英伟达卢比架构引领变革:因AI的拉动,英伟达、AMD、英特尔、谷歌、麦塔等公司的下一代芯片散热受到关注,英伟达下一代卢比架构很可能采用双向门板,未来随着芯片发展,散热方式可能进一步演变,如费曼架构下可能需上静默方案。
二、多类型冷却介质对比:优缺点、价格与应用场景分析单向冷板:水基介质的优劣与成本考量:功率覆盖约到六七十、八十左右,介质为水基,即去离子水加上乙二醇或丙二醇溶液(汽车防冻液),价格十几块钱一公斤优点是水比热容大、传热效率尚可、流动性好、对管路和泵要求低;缺点是怕泄露、易滋生微生物,维护需添加传感器且较频繁。
单向静默:多样介质的性能差异与厂商格局:功率覆盖约100-150左右,介质多样石化油、碳氢油、合成油等价格约10块钱一公斤,主要厂商有中石油中石化旗下的长城、昆仑,国外的嘉实多、美孚等,优点是相对便宜、普遍易取得,缺点是流动性差、有燃点、对信号有影响;硅油价格国内60-80元/公斤,国外120-140元/公斤,性能较传统油有改善,但与氟化液相比仍处劣势。
氟化液:高低端产品特性与大厂应用案例:包括三聚体全氟烯烃和传统氟化液(如3M的全氟胺、全氟聚醚)三聚体价格国内80-100元/公斤,国外140-160元/公斤,优点是流动性好、无闪点,缺点是挥发性强、易分解、有微毒性;传统氟化液价格四五百块钱一公斤,优点是各项性能好、无毒、不易分解、惰性、无腐蚀,缺点是价格高,且存在含氟物质管。
(更多实时纪要加微信:aileesir)控问题,但国内项目不太在意,国外项目私下有通融情况阿里、字节等公司的数据中心有使用案例双向门板:热门技术的介质竞争与发展态势:近期热门,英伟达下一代卢比架构可能采用。
早期设计用二聚体,后传统制冷剂(如R134、1233zd)加入竞争二聚体价格约10万块钱一吨,传统制冷剂价格可能六七万块钱,制冷剂气化热比二聚体大、耐热能力强,但压力大、挥发性强且受管控有配额R134普遍、价格便宜、兼容性稍差,1233zd兼容性好、压力易处理但价格贵。
三、数据中心液冷应用:用量成本分析与行业组合方案趋势用量成本大揭秘:不同冷却方式的经济账:单向冷板中乙二醇用量少、价值低,非重要关注点;单向浸没中,以某120-150千瓦机柜为例,用3M氟化液约两吨,成本100万,用三聚体价值降至1/3-1/4,用硅油重量减半、成本也大幅降低;双向门板用量比浸没式少很多,如天弘科技方案一个冷板约一两公斤,150千瓦用量与浸没式有两位数倍数差异。
行业方案新动向:双向门板与静默式组合降本:双向门板可降本,出现双向门板加静默式的组合方案黄仁勋认为卢比或费曼架构下,双向门板可能搞不定,需上静默,但可能是部分静默加双向冷板行业流行站位设计理念降低静默成本,目前有分区分隔、局部浸没等设计方案,但局部浸没设计难度高。
四、介质性能评估:添加周期、散热效率与氟化液方案优选介质添加周期:挥发特性决定维护频率:硅油和氟化液挥发性不强,一年添加不到10%;三聚体系统挥发性大,添加量约20%-30%;阿里项目中3M氟化液一年添加约10%;制冷剂挥发量大,添加量约22%左右。
功率密度界限:不同冷却方式的适用范围:风冷功率密度到35-45千瓦难控制;单向冷板35-65千瓦;单向浸没65或75千瓦以上;双向冷板功率范围接在单向冷板后,目前上限约130千瓦,浸没式最高可能支持到150千瓦单机柜。
未来可能发展为冷板加静默组合,冷板处理局部热点,静默负责整体均温性散热效率与性价比:制冷剂有望成主流之选:水比热容约6000瓦/(k·m),散热效率最好,但因不绝缘、沸点高,只能用于单向冷板;硅油约1800多,氟化液和制冷剂约1400-1600多,散热效率只能作为选择介质的辅助选项。
制冷剂性价比高,若天虹项目验证通过,制冷剂有望成为双向冷板主流介质氟化液方案优选:可靠性与性价比的平衡考量:从可靠性和批量供应看,全氟聚醚较现实,国内巨化、长塑等企业已成熟生产;从性价比讲,三聚体有优势,且浙江诺亚的三聚体产品有改进,若能解决关键性能弱项,可替代高价方案。
Q&AQ1:下游数据中心单个数据中心对于冷却介质(油类、氟化液类)的用量情况如何?A1:单向冷板系统中,乙二醇用量不大,一个冷板大概几公斤,价值低,介质不是重要关注点且无技术难度在单向浸没系统中,以某知名大厂120-150千瓦的机柜为例,机柜集成后,周围做的tank体积约3立方米,设备占大半空间,空隙约1.2立方米。
若用最高端的3m氟化液,比重1.7-1.8,1.2立方米约两吨,一公斤500块,一个机柜需100万液体成本,1千瓦对应约13公斤液体,优化后1千瓦对应10公斤液体;若用三聚体,重量仍约两吨,但价值降为1/3-1/4左右;若用硅油,比重约0.8,重量减半,价格与三聚体接近,成本也减半。
双向门板用量更少,如天宏科技的r134方案,一个冷板可能只需一两公斤,150千瓦用量与浸没式差别达两位数倍数以上Q2:氟化液、硅油分别多久需要添加一次?双向冷板的用量是多少?制冷剂的添加量情况如何?A2:硅油和氟化液挥发性不强,一年添加不到10%;三聚体系统挥发性较大,一年添加量约百分之二三十;乳化液一年添加量约10%。
双向冷板用量方面,天弘科技称一个服务器大概用2000毫升(两升),液体密度算一公斤,一个CPU加两个GPU约3000瓦不到,对应制冷剂约0.7公斤,一个千瓦用量与浸没式差距达两位数倍数以上,一个服务器两公斤,一个机柜约60公斤,一个数据中心约100吨。
制冷剂挥发量较大,一年添加量约22%Q3:几种制冷剂或液体对于服务器功率密度的使用界限是怎样的?国内主流情况如何?冷板和浸没式在热流密度和功率密度方面的特点及应用情况是怎样的?未来单向浸没和冷板组合的比例情况如何?
A3:风冷功率密度到35-45千瓦难以控制;单向门板功率范围约35-65千瓦;以前无双向冷板时,65或有1.8分增幅20%(即65或75以上)用单向浸没,再往上用双向浸没;现在双向冷板能解决部分热能密度高的问题,其覆盖功率范围接在单向冷板后面,与浸没式起点相同但终点不同,双向冷板目前上限约130千瓦,浸没式最高支持到150千瓦单机柜。
国内主流冷却方式方面,阿里和字节等公司选择冷板还是浸没式与公司喜好有关,阿里青睐单向浸没,因早期论证散热趋势时认为其颠覆性强,虽成本高但决心大,不过现在也在反向研发冷板冷板擅长解决局部热点问题,是directtochip方式,能直接在芯片上贴散热片带走热量;浸没式擅长整体热量管理,是完全浸泡方式。
未来可能发展为冷板加浸没式,各做擅长之事,冷板控制局部热点温度,浸没式负责整体均温性单向浸没和冷板组合时,散热比例可能单向浸没占6成,双向冷板占4成,功率到150千瓦以上时,单向浸没承担主要部分Q4:字节、阿里等公司现在主流的冷却方式是怎样的?选择冷板还是浸没式是否与公司喜好有关?阿里选择单向浸没的原因是什么?他们现在浸没式制冷里用的制冷剂是什么?国内主要的生产厂商有哪些?
A4:阿里目前液冷主要运行方式是单向浸没,同时也有部门在研究冷板;字节未提及具体情况选择冷板还是浸没式与公司喜好有关,阿里选择单向浸没是因为早期论证未来散热趋势时,认为单向浸没颠覆性强,决心大且不计成本强力推进。
阿里等公司浸没式制冷用的是氟化液国内主要生产厂商有巨化股份、新杜邦、天津长塑、东阳光、永泰科技等Q5:不同介质(氟化液、制冷剂、硅油等)的单位散热效率如何比较?双向冷板中制冷剂用量少却能快速散热的原因是什么?制冷剂的性价比是否最高?双向冷板和双向静默的功率密度上限分别是多少?双向静默是否是功率密度很高时的终极解决方案?
A5:单位散热效率方面,水的比热容最好,约6000瓦斜杠k乘以m,但因不绝缘且沸点高,只能用于单向系统;硅油约1800多,是水的1/3;氟化液约1400-1600多,制冷剂与氟化液差不多双向冷板中制冷剂用量少却能快速散热,是因为冷板除有散热介质外,还有散热片和与芯片表面接触的界面材料,能达到综合散热效果,而浸没式靠泵推动液体。
(更多实时纪要加微信:aileesir)流动,对热点处理针对性不如冷板制冷剂性价比可能最高,目前上升势头快,若天虹项目在Google验证通过,且能克服缺点放大优点,有可能成为主流,但不一定一种介质包打天下。
双向冷板功率密度上限约130-140千瓦,中科曙光做过500千瓦的双向静默系统,若单个系统可能达200-250千瓦,当功率密度很高,每平方厘米热量达500千瓦以上时,双向静默可能是终极解决方案Q6:从可靠性来讲,能够进行批量供应的氟化液方案是哪种?从性价比来讲,氟化液内部哪种方案更有价格倾向性?
A6:从可靠性来讲,能够进行批量供应的氟化液方案是全氟聚醚,国内巨化、天津长塑等已成熟生产;全氟胺虽有企业在做国内替代,但技术难度大,尚未有成熟产品从性价比来讲,氟化液内部三聚体是较好方案,如浙江诺亚做的三聚体调整了有毒、易挥发、易分解成分,性能有所提升,且诺亚与阿里、浪潮信息、华为旗下新华三、华坤振宇等都有交流或合作,若能解决关键性能弱项,可替代高价方案。
免责申明:以上内容不构成投资建议,以此作为投资依据出现任何损失不承担任何责任。
扫一扫关注我们