随着人工智能(AI)技术的不断进步，数据中心不仅需要演进，而且必须快速演进。

　　应对激增的电力需求固然是一大挑战，但散热问题同样压力巨大。AI 数据中心会产生海量热量;近期一项尚未经过同行评审的研究甚至指出，它们可能形成“热岛效应”，从而推高周边区域的地表温度。

　　问题的核心在于“机架密度”——即单个服务器机柜内 IT 设备产生的功耗与热量——以及已逼近性能极限的传统冷却技术。

　　数据中心如何进行冷却?

　　传统的数据中心冷却系统主要依赖空调技术，通常适用于每机架约 20 千瓦(kW)的 IT 负载。

　　然而，由 GPU 等高性能处理器集群驱动的 AI 工作负载，目前已将机架密度推高至 100 千瓦(kW)。预计到 2028 年，这一数字将攀升至 1.2 兆瓦(MW)。

　　这种趋势正迫使行业转向液冷技术。由于液体在热量吸收与传导方面效率更高，液冷技术能够支持超过 200 千瓦(kW)的更高机架密度。因此，预计数据中心液冷市场规模将从今年的 66 亿美元增长至 2033 年的 384 亿美元。

　　数据中心采用的液冷技术主要分为两大类：浸没式冷却(将整个服务器浸入导热液体中)和芯片直冷技术(Direct-to-Chip Cooling)。

　　什么是芯片直冷(Direct-to-Chip Liquid Cooling)?

　　在业内，芯片直冷被广泛视为一种有效且具备可扩展性的技术，能够应对人工智能(AI)工作负载产生的高热量。

　　该技术将冷却液输送至安装在发热最严重的组件(尤其是 CPU 和 GPU)上的冷板，从而在热源附近直接带走热量，而非将热量散发到空气中。

　　与风冷系统中的风扇相比，该技术不仅能节省空间并提升组件运行速度，还能降低能耗;考虑到数据中心高达 40% 的电力消耗都用于冷却，这一点尤为重要。

　　什么是两相直接芯片液冷(DLC)?

　　直接芯片冷却主要分为两种类型：单相冷却和两相冷却。

　　在单相冷却中，液态冷却剂流经冷板，为安装在其上的芯片降温。受热后的液体通过管道被输送出来，随后利用风扇等散热装置将热量散发出去。这是一个闭环系统，因此液体会回流，从而使冷却过程得以循环进行。

　　随着热设计功耗(TDP)不断攀升，冷却系统需要从CPU和GPU中带走更多的热量，数据中心行业也因此在寻求更先进的解决方案。

　　相比之下，两相DLC技术更进一步——它通过冷板内制冷剂的蒸发来带走热量，其散热能力远超单纯依靠液体升温所能达到的效果。随后，气态制冷剂在散热单元中冷凝还原为液体，并被泵回系统以继续循环。

　　两相直接液冷(Two-phase DLC)有哪些优势?

　　与其他类型的数据中心冷却技术相比，该工艺具有诸多优势。

　　已应用两相直接液冷技术的三菱重工(MHI)表示，其传热效率比传统风冷高出一个数量级，这不仅能确保 GPU 稳定运行，还能降低整个系统的故障风险。

　　三菱重工的两相直接液冷系统采用不导电、绝缘的制冷剂。由于不使用水，即便发生泄漏，也不会导致电路短路，从而避免设备损坏。

　　此外，两相直接液冷技术的能耗更低，因为它能更高效地散热，这意味着风扇及其他冷却设备无需高负荷运转。这有助于降低成本并减少排放。

　　两相直接液冷技术的未来前景如何?

　　分析人士预计，两相直接液冷技术将在未来几年内实现大规模部署。

　　三菱重工目前正在进行测试，探索如何在无需进行重大改造的情况下，利用该技术提升日本现有数据中心的性能。

　　同时，该公司正与基础设施建设企业 EXEO 集团合作，在日本启动了搭载两相直接液冷技术的 GPU 服务器的首次商业应用。双方旨在结合三菱重工在热能与冷却领域的专业技术，以及 EXEO 在数据中心建设与运营方面的丰富经验，打造针对 GPU 服务器的“一站式”服务。

　　冷却问题或许已成为制约数据中心性能的战略瓶颈，但随着数据中心市场持续升温，最新技术正引领行业迈向高效的未来。