3月29日凌晨,腾讯旗下的微信和QQ产品曾出现大范围崩溃,事故原因是广州电信机房冷却系统发生故障。

仓促之中,故障机房曾被迫使用冰块降温,但收效甚微;腾讯也将这次事件定义为公司一级事故,多名相关人员受到处罚。

这起事故也提示我们:在人工智能、大数据及云计算等技术高速发展的今天,数据中心数量以及承担的计算量大幅增长,高热密度的环境给制冷设备带来重大挑战,极小的故障率都是不可接受的。

就在最近,4月22日《科创板日报》讯:由于以ChatGPT为代表的AI大模型需要庞大的算力作为支撑,AI算力芯片、服务器等需求爆发,从而也进一步带动了投资者对于算力设备温控层面的关注:

从行业基本面来看,目前,数据中心、电化学储能、新能源汽车等领域对温控的核心诉求不同;民生证券在最新研报中指出:数据中心温控追求制冷功率提升与数据中心电力使用效率(PUE)的降低。(PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗)

随着 AI、 云计算、大数据以及区块链等技术的创新发展,作为信息基础设施的数据中心及通信设备承担的计算量越来越大,对计算效率的要求也越来越高。

芯片中的电–热–力耦合问题;图片来自:中科院
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芯片中的电–热–力耦合问题;图片来自:中科院

在此之中,因为液冷系统因为其技术优势且经济效益突出,使得【液冷】成了最近半导体行业又一热词。

液冷的方式主要有冷板式、浸没式和喷淋式三种,各种方式的比较如下表。

图片来自:冷却中心
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图片来自:冷却中心

其中的核心——冷却液,虽然不像半导体产业链上光刻胶、抛光液、湿电子化学品等产品那样对性能和纯度要求严格;但依然具有很高的技术壁垒。理想的浸没式冷却液需满足以下技术指标:

首先,冷却液要有良好的热传递能力,毕竟这是冷却液的看家本领。

其次,冷却液要有良好的电学性能,介电常数要小,否则高频率电子部件和连接器会损失信号;冷却液绝缘性能要好,否则有被击穿的风险。

另外,冷却液本身物理性能也要好,要低表面张力、低黏度,而且沸点不能太低;最后,冷却液要安全环保,对人体无毒,对环境友好,公众不可能再允许臭氧层空洞再次发生。

目前,氟化液仍是当前的技术主流;备选方案主要有水、芳香族物质、硅酸酯、脂肪族化合物、有机硅类物质、碳氟类化合物等。

电子浸没式氟化液;图片来自:Google
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电子浸没式氟化液;图片来自:Google

且,和风冷相比,液冷在拥有较强散热能力的基础上,仍具有显著的经济优势:

图片来自:前瞻经济学
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图片来自:前瞻经济学

但,目前来看:我国的浸没式液冷市场仍处于强需求与弱技术夹杂的尴尬期,国产化进程或将由需求端出发。

从全球市场竞争格局来看,高性能电子氟化液适用于大数据中心换热所需的冷却介质及尖端产业、电子流体,该生产技术曾长期被国外垄断;国外生产电子氟化液的企业主要有3M、苏威、旭硝子等,上述企业占据了全世界绝大多数市场份额。

但,液冷凭借其节能、高效、低耗等特点,是突破数据中心节能瓶颈的有效途径;“东数西算”的大规模部署给液冷技术的推广带来了机遇的同时,也给液冷供应商提供了更广阔的市场空间。

且,随着国家政策对数据中心能效要求的缩紧以及数据中心的功率密度的不断增加,浸没式液冷技术将成为数据中心建设者的优选方案,这也是这项技术火热的原因。

由于篇幅受限,本次液冷就先介绍这么多......

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最后的最后,借由《避暑》里的的一句名言:

避暑入林扃,同僧坐竹亭。

鸟飞晴地影,龙挂雨天形。

愿每一位半导体从业者可以——

静向心,观向远!