數據中心步入“兆瓦級時代”，中國基礎設施撐起算力新未來

如今，隨著服務器功耗從數十千瓦攀升至數百千瓦，液冷市場開始爆發。TrendForce預計，液冷技術在AI數據中心的滲透率將從2024年的14%大幅提升至2026年的40%，并在未來數年持續增長。

4月8日，曙光數創在“液冷聚能·智算向新”2026戰略發布會上，正式發布全球首個MW級相變浸沒液冷整機柜及其基礎設施整體解決方案（C8000 V3.0）。這一產品誕生背后，曙光數創看到了哪些趨勢，這個解決方案有何亮點？曙光數創高級副總裁張鵬、曙光數創資深技術專家黃元峰向EEWorld進行了詳細剖析。

液冷成為未來AI計算首選方案

英偉達預測，AI基礎設施市場規模在2027年可能達到萬億美元級別。從其AI計算平臺演進來看，單機柜功率密度持續攀升。

“高密部署是下一代AI計算的重要趨勢，國內外新建數據中心的功率密度正快速上升。”黃元峰解釋道，目前國際主流GPU功耗已達1.8kW，CPU超過650W。受制程影響，國產芯片功耗更高，預計到2027年，國產主流GPU功耗可能突破3000W，CPU突破1000W。

黃元峰強調，在這樣的趨勢下，液冷成為未來AI計算的首選方案，是未來AIDC發展中最具應用潛力的方向，前景廣闊。

曙光數創資深技術專家黃元峰

曙光數創是一家研發驅動型企業，其技術產品在國內乃至全球都處于領先地位。如今發布的C8000 V3.0是曙光歷經十年積累的成果，并非一蹴而就。早在2017年，曙光數創就推出了第一代相變浸沒式產品，單機柜功率為210kW，。第二代產品于2023年推出，單機柜功率達到575kW。第三代產品C8000 V3.0單機柜功率已達到900kW，這已是對標英偉達2028年“費曼架構”的水平。

C8000 V3.0有何亮點

C8000 V3.0整體結構擁有五個特點：

第一，電力供給方面，系統采用自主研發的HVDC 2.0架構，支持市電、電池等多種輸入，可輸出直流800V、±400V、336V、240V及交流380V等多種電壓，靈活配比。穩壓精度達±0.5%，響應速度2.5毫秒每安，功率密度較傳統方案提升20%。服務器內部采用高壓直流直接進柜供電，并配備智能監控與模塊化運維，確保穩定可靠。

第二，相變浸沒冷媒技術方面，主要包括自研冷媒新材料與材料兼容性。冷媒于2017年與中科院過程所合作研發，2018年實現進口替代，目前成本已降至進口產品的30%以下。材料兼容性方面，公司投入超億元，建立了國內首個相變浸沒材料兼容性數據庫，檢測超過2000種材料，并形成材料使用的黑名單與白名單。

第三，相變換熱核心技術方面，沸騰環節采用金剛石銅材料，導熱系數較純銅提升100%，熱膨脹系數降低60%以上。經過4000次高低溫循環沖擊，性能零衰減。散熱鰭片采用一體化成型技術，加工精度達毛細血管級別，換熱面積為熱源面積的百倍以上。微流道中的微納復合結構增強了相變效率，整體實測芯片性能提升10%，溫度降低5度以上。冷凝環節采用釬焊換熱器，換熱面積增加40%，換熱能力提升85%。點陣交錯式通道配合微納米表面技術，確保汽體快速冷凝。

第四，自控技術方面，系統可在5秒內完成15%至100%的無波動流量調節，。配備故障診斷系統，采用雙閉環控制和模型預測前饋策略，提高診斷的穩定與準確性。同時具備全局調優能力，實現供能、負載與配電的整體能效優化。

第五，機電轉接與結構密封方面，實現汽、液、電、網四維熱插拔，泄漏率小于10??量級，內部潔凈度達到ISO 7級以上。

“我們認為，單機柜功率超過200kW時，采用兩相浸沒式液冷優勢明顯，全生命周期看成本更優且長期可收斂。”黃元峰表示，主要體現在四個方面：高功率下單位冷卻成本遞減、介質成本降至進口產品的30%以下、PUE≤1.04大幅節省電費，以及規模化集成帶來的空間與配件成本優化。因此，相變浸沒式液冷既高效又好用。

以中科曙光scaleX640超節點為例，這是全球首例已落地的兆瓦級AI解決方案，特點可概括為：高效散熱、成本可控、省電節能、性能穩定、算力密度全球領先。

走進實際項目

那么，C8000 V3.0在實際機房中如何讓液冷技術發揮出其最大價值。張鵬介紹，AIDC相對于傳統的數據中心，完全是不同的物種。面向未來的AIDC機房設計，必須采用創新的設計理念，不能再以傳統眼光看待新事物。具體來說，其在項目中設計主要涵蓋四個方面：

第一是冷卻，AIDC有三類冷卻需求：高密度核心機房、通用計算區以及配套服務區域。C8000 V3.0可實現單機柜900kW以上的極致散熱能力。

第二是供電，它是C8000 V3.0最重要的創新之一。團隊設計了占地僅17平方米的中壓直轉系統，內置變壓器和直流柜，可直接掛接電池。該裝置支持“交直流互用”，3150kVA可輸出交流或直流，以及240V、400V、800V等多種電壓。核心機房下方開挖了160個孔洞，使高壓線纜以最短距離接入計算機，替代了傳統管井方案，節省成本約4000萬元。這一布局將供配電系統盡量靠近機器，縮短低壓線纜，減少用銅量。

第三是智能管理系統，曙光智創引入了“健康度”概念，實現故障預診斷。通過AI綜合分析溫度、流量、壓力等參數，系統可提前判斷換熱器、冷媒、水泵等設備的健康狀態，而不是等到故障發生才報警。同時，將全年運行數據輸入AI模型進行學習，系統可自動給出更節能的運行參數。在實際運營中，AI調優可使冷卻系統能耗再降低10%。

第四是余熱利用方面，曙光數創也有自己的理解。張鵬指出，由于液冷排出的水溫約為40～50℃，品位處在不高不低的狀態，芯片允許的工作溫度在80～90℃之間，受熱阻限制，外部水溫很難再提高。即便使用熱泵升溫，能耗反而得不償失。因此，最現實的做法是直接為這40～50℃的熱水尋找合適的應用場景。目前曙光數創已識別出十多個潛在場景，例如中水處理廠中用于分解有機物的菌落需要這種溫度的熱量，皮革廠烘干工序同樣適用，此外還包括農業大棚等。

曙光數創高級副總裁張鵬

但余熱利用的推廣不能僅靠企業單打獨斗，需要政府引導和政策支持，比如對實施余熱利用的項目給予電費優惠等激勵。張鵬將其概括為“算熱聯產”理念，目前數據中心占中國用電量約3%，遠期有可能上升至30%，余熱利用將變得愈發重要。

從芯片外圍到芯片封裝

“液冷只有走完最后一微米，算力的能量才能真正被釋放。”張鵬表示，回顧多年的技術積累，芯片的熱密度持續增大，目前的工作仍主要圍繞芯片外圍展開。未來，一個重要的趨勢是向芯片內部發展。熱量從底層電路傳遞到表面的短短幾百微米，其熱阻可占整個鏈路的三成。此前主要降低的是外圍熱阻，而未來的“最后一微米”將是行業突破的關鍵。

展望未來5～10年，一個值得突破的方向是芯片“封裝”內部的熱阻問題。黃元峰對此解釋，目前液冷技術多在芯片外部做文章，但隨著芯片功耗增大，封裝本身帶來的溫差成為瓶頸，只有降低內部熱阻，外部冷卻的效率才能最大化。

來源：電子工程世界（EEWorld）