人工智能(AI)和高性能计算(HPC)正在重塑数据中心内的“常态”。专为AI训练和推理而构建的加速服务器，其功耗远高于传统CPU系统，且往往长时间处于接近峰值的利用率状态。

　　这种持续的高负载使得散热成为决定运营商扩容速度的关键因素。一旦温度超过芯片的耐受极限，系统便会因降频(throttling)导致性能下降，同时可靠性风险也会随之增加。此外，AI工作负载会在GPU芯片上产生高度动态的热分布模式，形成局部热点;这些热点的热通量可达平均水平的数倍，且位置变化极快，往往在毫秒级时间内就会发生转移。

　　与此同时，外部审视力度也在不断加大。电力供应状况已然影响着新建产能的选址及其投产速度。国际能源署(IEA)预测，到2030年，全球数据中心的耗电量可能达到约945太瓦时，是2024年水平的两倍以上，而人工智能正是这一增长的主要推动力。

　　水资源的可获得性正日益成为讨论的焦点，尤其是在那些面临干旱和资源需求竞争的地区。

　　随着需求的增长，一个关键问题随之浮现：现有的冷却技术能否跟上这一增长步伐?

　　尽管空气冷却在许多环境中依然行之有效，但随着机架功率密度的提升，其局限性也愈发明显。

　　若要利用空气带走更多热量，就需要大幅增加空气流量，这不仅会推高风扇能耗，还对运行参数的容差范围提出了更严苛的要求。AI 工作负载往往长时间保持高利用率，这意味着气流或电力状况一旦出现波动，系统极易触发性能降频(throttling)机制。因此，许多运营商正转向采用液冷技术，以满足高密度部署的需求。

　　液冷技术的权衡考量

　　液冷技术能够更贴近芯片(热源)进行散热，从而降低了对机房气流循环及环境温度的依赖。许多部署方案采用基于水介质的“直接到芯片”(direct-to-chip)冷却系统;此类系统性能优异，但也带来了一系列额外的运维考量。

　　IT 设备附近存在水介质，意味着一旦发生泄漏或停机故障，后果将更为严重。此外，运营商还需长期管理水质、控制腐蚀并进行系统维护。据估算，一座 100 兆瓦(MW)规模的设施每天可能消耗约 110 万加仑的水，具体用量取决于冷却系统设计及当地环境条件。

　　在欧洲，受《能效指令》(Energy Efficiency Directive)相关报告要求的约束，大型运营商必须披露能耗与用水数据;这使得冷却方案的选择成为关于可持续发展及社区影响等更广泛议题中的一部分。

　　无水冷却技术的应用日益广泛

　　在各种压力之下，人们对无水冷却方案的兴趣与日俱增。在此语境下，“无水”是指将水排除在数据中心机房(数据大厅)之外，并减少对蒸发冷却技术的依赖——因为在许多设计中，蒸发冷却正是导致耗水的主要原因。常见的无水冷却方案包括采用闭环系统、在条件允许时利用干式散热技术，以及实现设施水系统与IT设备之间的物理隔离。

　　其中一种方案是两相直接芯片冷却技术。

　　该方案将冷板直接安装在处理器上，冷板内部充注有绝缘导热流体。当处理器发热时，流体在受控温度下沸腾，并以蒸汽形式带走热量;随后，蒸汽冷凝并回流至冷板，从而形成连续循环。

　　由于散热过程主要依靠相变来实现，与主要依赖大流量液体循环的单相冷却设计相比，此类系统所需的流体流量通常较低。

　　支持者认为，该方案能够降低对泵送系统的要求，在工作负载波动时保持芯片温度的稳定性，并避免水基冷却系统常见的水质处理及腐蚀控制难题。

　　随着机架功率密度的提升，配电架构的重要性也随之增加。采用服务于多个机架的共享配电系统，既能减少基础设施的重复建设，又能维持对各机架的监控与控制能力。

　　这一点对于改造项目尤为重要。大多数现有设施是基于风冷技术设计的，在进行重大基础设施变更时灵活性有限。若能率先在高密度区域引入液冷技术，既能延长现有设施的使用寿命，又能为热能回收利用创造潜在机遇。

　　该技术在行业内的应用正持续扩大。根据 Uptime Institute 发布的《2025 年冷却系统调查》报告，22% 的受访机构表示已采用直接液冷技术，而机架功率密度的提升被视为推动这一趋势的主要因素。

　　随着液冷技术的普及，业界关注的焦点可能会转向运营成熟度，包括针对人工智能(AI)、高性能计算(HPC)及主机托管环境设计的标准接口、遥测技术和服务模式。

　　规划高密度基础设施

　　AI 带来的芯片和机架功率需求增长速度，往往超过了设施重建或升级的步伐。因此，在规划基础设施时，冷却方案的选择已与电力供应、用水需求及运营效率并列，成为核心考量因素。

　　对于新建设施而言，这意味着需要评估那些既能支持未来一代加速器技术、又不会导致资源需求不可持续的冷却方案。对于现有设施，则可能意味着需在高密度部署区域逐步引入液冷技术，并相应调整运营流程与监控系统，以适应这些新部署的需求。

　　运营商如何应对冷却挑战，将对 AI 新型基础设施的部署速度，以及监管机构、客户和当地社区对该技术的看法产生深远影响。