目錄TOC\o"1-3"\h\u89721 3261732 4121583 8474 10A、元宇宙等信息技術(shù)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)中心是數(shù)字經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施的底座。數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長(zhǎng)帶動(dòng)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)顯示，截至303%。在可持續(xù)發(fā)展、及地方政府相繼出臺(tái)相關(guān)政策，對(duì)數(shù)據(jù)中心電源使用效率

工業(yè)和信息化部于20217大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.3點(diǎn)及寒冷地區(qū)力爭(zhēng)降低到1.25以下[1據(jù)中心和5G一步明確“到2025年，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE降程八大樞紐節(jié)點(diǎn)，要求東部地區(qū)PUE1.25，西部地區(qū)不超過(guò)1.2，能效指標(biāo)更加嚴(yán)格。在典型數(shù)據(jù)中心能耗占比中，制冷系統(tǒng)占比達(dá)到4%數(shù)據(jù)中心E冷、浸沒(méi)式液冷[3PUE心PUE1.1能技術(shù)，如表1芯片功耗和熱流密度也在持續(xù)攀升，中央處理器（CPU）熱設(shè)計(jì)功耗已達(dá)350~500W。AI（GPU）GPU800W。散熱能力芯片功率密度的攀升同時(shí)帶來(lái)整柜功率密度持續(xù)增長(zhǎng)。8W0/柜，如散熱能力圖1100kW/柜。整機(jī)柜功上限一般為20kW/柜[4

體替代空氣作為冷卻介質(zhì)，將液體直接或間接接觸發(fā)熱器件，可使散熱效率大幅提升，能夠有效滿足單點(diǎn)、整機(jī)柜、機(jī)房的高散熱需求。 /圖1機(jī)柜功率密度與制冷方式2021-2021-和5G2022-12慶市經(jīng)濟(jì)和信息化委員2023- 2021- 2022-北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局資產(chǎn)投資的30%進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)2022-成都市經(jīng)濟(jì)和信息化局發(fā)布時(shí) 發(fā)布主 政策文 液冷政2023-

圖2室外冷源：可選擇開(kāi)式/閉式冷卻塔、干式冷卻器合考慮。一次側(cè)冷卻液：常用的液冷液有去離子水、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液等，并配合具有一定緩蝕、殺菌、阻垢功能的化學(xué)藥劑使用。冷卻液的選擇需要根據(jù)液體熱物性、部署地理位置及氣候條件等綜合考慮。CDU：按布置形式可分為集中式與分布式。其中，集中式CDU布置在機(jī)柜外，為多臺(tái)液冷機(jī)柜提供冷量，易于集中化部署和管理；分布式CDU布置在液冷機(jī)柜內(nèi)部，每臺(tái)機(jī)柜對(duì)應(yīng)一個(gè)CDU，易于機(jī)柜功耗匹配。給液冷板中的二次側(cè)冷卻液。二次冷卻液在設(shè)備吸熱和CDU件，一般帶走設(shè)備70%左右的熱量，剩余30有發(fā)熱器件。單相冷板式液冷系統(tǒng)架構(gòu)如圖3圖3

二次側(cè)冷卻液：二次側(cè)熱量載體以去離子水、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液為主，根據(jù)具體場(chǎng)景進(jìn)行選擇。二次側(cè)冷卻液需要定期檢測(cè)H并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。單相冷板U：可分為集中式和分布式。其中，集UU，實(shí)現(xiàn)主用和備份關(guān)系，需要部署二次側(cè)管網(wǎng)，并考慮各液冷機(jī)柜間的流量分配；分布式U分液器：用于機(jī)柜內(nèi)流量分配與收集，將低溫二次側(cè)冷卻液分配到各設(shè)備節(jié)點(diǎn)，并收集與液冷板換熱升溫后的冷卻液。其設(shè)計(jì)選型過(guò)程中需要保證流量分配需要的均勻）流體連接器：可實(shí)現(xiàn)無(wú)泄漏通斷，在設(shè)計(jì)選型時(shí)需要綜合考慮工作流量、溫度、壓力、流阻特性、安裝方式、直插漏液檢測(cè)傳感器：針對(duì)沿液冷板、液冷管路、分液器等可能出現(xiàn)液體泄漏的位置或路徑布置，及時(shí)檢測(cè)泄漏狀態(tài)，并觸發(fā)漏液告警策略，及時(shí)告知運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)漏液事式等，適用于不同的泄漏位置和泄漏場(chǎng)景。 CDU兩相冷板液冷系統(tǒng)架構(gòu)與單相液冷板液冷相似，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖4發(fā)生汽化，在CDU了冷卻液的相變潛熱，綜合散熱能力更強(qiáng)，可達(dá)300W/cm21）兩相冷板U：兩相冷板液冷系統(tǒng)壓力等級(jí)通常較高，其壓力控制系統(tǒng)區(qū)別于單相系統(tǒng)，一般采用溫控型壓力控制方案。同時(shí)，兩相U補(bǔ)液系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮工質(zhì)充注量對(duì)于系統(tǒng)壓力的影響。

圖4CDU圖5（臥式兩相液冷板：其結(jié)構(gòu)與單相液冷板相似，在設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮冷板承壓能力，增加汽化核心、促進(jìn)氣泡脫離以提升散熱性能，常見(jiàn)的方案有表面微處理、多孔介質(zhì)填充等。吸收設(shè)備產(chǎn)生的熱量。臥式浸沒(méi)液冷系統(tǒng)架構(gòu)如圖5浸沒(méi)機(jī)柜：現(xiàn)階段應(yīng)用較多的為臥式機(jī)柜（通常稱為T(mén)ANK），業(yè)內(nèi)常用的尺寸規(guī)格覆蓋12U~54U。為了實(shí)現(xiàn)

臥式架構(gòu)下的流量均衡性，TANK液由底部進(jìn)入，經(jīng)均流板分液后流入設(shè)備。為便于通信設(shè)備的安裝和維護(hù)，K能。同時(shí)，K防止運(yùn)行過(guò)程中冷卻液耗散。單相浸沒(méi)CDU：?jiǎn)蜗嘟](méi)液冷系統(tǒng)在維護(hù)過(guò)程中需要打開(kāi)TANK上蓋，系統(tǒng)直接與機(jī)房環(huán)境連通，屬于一種“半開(kāi)式”系統(tǒng)，因此其CDU設(shè)計(jì)對(duì)循環(huán)泵、系統(tǒng)過(guò)濾、冷單相浸沒(méi)液冷實(shí)現(xiàn)了0%根據(jù)浸沒(méi)機(jī)柜形態(tài)，單相浸沒(méi)式液冷可以進(jìn)一步細(xì)分為臥式浸沒(méi)和立式浸沒(méi)。傳統(tǒng)臥式浸沒(méi)液冷設(shè)備維護(hù)時(shí)需要打開(kāi)K浸沒(méi)液冷，如圖6通信設(shè)備的散熱，如圖7兩相立式浸沒(méi)將每個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)獨(dú)立的小型浸沒(méi)腔體，可有效避免相變冷卻液的運(yùn)維耗散問(wèn)題，且架構(gòu)兼容性更優(yōu)、維護(hù)操作更便捷。因此，現(xiàn)階段兩相浸沒(méi)以立式架構(gòu)為主要研究方向。兩相浸沒(méi)立式系統(tǒng)架構(gòu)如圖8冷卻液、密封殼體、兩相沸騰散熱器等關(guān)二次側(cè)冷卻液：考慮密封殼體的承壓設(shè)計(jì)，目前主要選用低沸點(diǎn)氟碳類工質(zhì)。二次側(cè)冷卻液需要根據(jù)具體場(chǎng)景進(jìn)行選擇，并主要考慮熱性能、環(huán)保安全性能、工作

室外冷 單相浸室外冷 單相浸 CDU液態(tài)冷卻液CDU圖7（臥式CDU圖8（立式連接器與CDU形成氣液循環(huán)。密封殼體的關(guān)鍵點(diǎn)在于設(shè)備

為器件散熱，如圖9集吸熱溫升后的冷卻液，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)（如發(fā)生泄噴淋式液冷實(shí)現(xiàn)了100%液冷，使PUE優(yōu)于單相冷板液具優(yōu)勢(shì)，如表2心的應(yīng)用占比達(dá)90%以上，是現(xiàn)階段及未來(lái)一段時(shí)間業(yè)內(nèi)式這3▼表2不同液冷技術(shù)方案對(duì)比單 兩 單冷板 冷板 浸沒(méi)

?；瘧?yīng)用，各類問(wèn)題也逐漸暴露出來(lái)。例如：冷板式液冷水基工質(zhì)泄漏導(dǎo)致設(shè)備短路燒毀；單相浸沒(méi)式液冷散熱能力受液體流速約束，散熱能力表現(xiàn)較弱，無(wú)法滿足更高功耗U[6]；液冷系統(tǒng)制冷量未隨負(fù)載變化及時(shí)調(diào)控，導(dǎo)致節(jié)能收益不明顯；現(xiàn)階段液冷數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本高等。這些均在一定程度上制約了液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的應(yīng)用。為了解決這些問(wèn)題，業(yè)界一直在持續(xù)探索研究，以噴淋CDU圖9CDU運(yùn)營(yíng)成 運(yùn)營(yíng)成 散熱能 散熱能 環(huán)境影 環(huán)境影 空間利用 空間利用 技術(shù)成熟

傳統(tǒng)冷板式液冷通常只覆蓋CPU、GPU等個(gè)別高功耗芯

片，設(shè)備節(jié)點(diǎn)或整機(jī)柜液冷占比通常在60%~80%之間，存以通算服務(wù)器產(chǎn)品為例，液冷板覆蓋CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、電源等，95%以上的熱量通過(guò)液冷板帶走，剩余約5%現(xiàn)100%液冷。與傳統(tǒng)的單相冷板式液冷相比，全液冷冷板技術(shù)具有更低的系統(tǒng)能耗，PUE可低至1.1，能夠有效降低全液冷冷板雖然可以大幅提升液冷占比，提升節(jié)能效果，但涉及液冷部件較多，液冷系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，需要專業(yè)的有更廣泛的應(yīng)用。下智算如火如荼發(fā)展的過(guò)程中，高功耗、高熱流密度的CPU/GPU單相浸沒(méi)液冷通過(guò)引入外部驅(qū)動(dòng)部件，可以顯著提升芯片局部區(qū)域的冷卻液流速和湍流程度，實(shí)現(xiàn)較高的換熱效率。例如，Submer器，其通過(guò)在翅片散熱器前方加裝風(fēng)機(jī)，搭配限流器外殼，使在散熱器鰭片區(qū)域的冷卻液產(chǎn)生強(qiáng)制對(duì)流，提高了冷卻液[7]。除了模塊化設(shè)計(jì)的強(qiáng)制對(duì)流散熱器方案，系統(tǒng)架構(gòu)調(diào)整的散熱模式也是浸沒(méi)液冷發(fā)展方向之一。例如，中興通訊與英特爾合作開(kāi)發(fā)的浸沒(méi)液冷架構(gòu)強(qiáng)化方案，采用雙回路設(shè)計(jì)，高功耗器件U等支持重力驅(qū)動(dòng)強(qiáng)化散熱方式，支持單節(jié)點(diǎn)散熱能力20WU散熱能力大于0W[8]。為主，相比于水溶性液冷，雖然可以有效地解決絕緣性問(wèn)

載率變化進(jìn)行主動(dòng)調(diào)控，在一定程度上存在冷量浪費(fèi)的問(wèn)題。現(xiàn)階段的AI人們提出了“數(shù)據(jù)+機(jī)理”的雙驅(qū)AIAI據(jù)驅(qū)動(dòng)方法對(duì)機(jī)理模型中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。雙驅(qū)AI控制策略（DCIM）與傳統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng)相比，液冷技術(shù)應(yīng)用存在初期投資成本高的問(wèn)題，這影響了液冷技術(shù)的規(guī)模應(yīng)用與推廣。此外，液冷物料本身也需要進(jìn)一步研究。原材料和加工成本較高，需要引入新材料或新工藝以進(jìn)一步降低成本[0]?；诖?，中興通訊開(kāi)發(fā)了低成本液冷系統(tǒng)，通過(guò)引入高可靠、低成本材料，改善工藝條件，使液冷數(shù)據(jù)中心投資成本綜合降本5%以上。引入的材料包含鋁合金冷板、高分子材料等。其中，高分子材料包括高分子工程管網(wǎng)、高分子分液器、高分子流體連接器等。鋁合金冷板：液冷板散熱底板由銅材更換為鋁材。冷板上蓋板等非散熱接觸面材料采用高分子材料，并通過(guò)注斷攀升，加之2.5D/3D料（TIM）