AI基础设施下一个热点：电力与散热

最近举办的AI基础设施峰会（ AI Infra Summit ）上，芯片、内存、系统、网络和存储层面涌现了大量创新展示。但在支撑这些 AI 基础设施机架运行的底层电力和散热领域，吸引了更多关注。

Dell'Oro Group研究总监Alex Cordovil 在其题为"市场前景–从过去12个月看清未来24个月"的演讲中分享了大量信息。

AI 的突破推动了一场全球范围内大规模数据中心建设热潮。就在五年前，每年新增 5GW（千兆瓦）数据中心容量还被认为是激进的目标。如今 Dell'Oro Group 预测，到2030年每年将新增60GW数据中心容量——这一数据接近 Bain、McKinsey、JP Morgan 和 BCG 等其他行业分析师的预测上限。

Cordovil 指出，扩建面临一些负面因素，包括借贷成本上升和当地社区对数据中心的反对。虽然许多数据中心项目可能偏离预期，但整体趋势仍在加速增长。

"最终，资本可以非常顺畅地跨越州界、县界，甚至国界流动。所以如果数据中心在某些地区不再受欢迎，资本会找到另一个能够建设数据中心的地方。"

Cordovil 认为电力和散热领域正出现几项重大技术变革：

液冷成为主流

"过去三年，我们看到液冷以巨大的势头进入数据中心。"

冷却液分配单元（CDU）是液冷基础设施的核心，业界对这类设备的规模和性能投入了大量资源。两年前，1MW 的 CDU 已经算大型设备。"现在我们在谈的是 5MW、10MW。我们预计年底前还会有更多大型产品发布，10MW 正在成为新的标准。"

更大的 CDU 带来更高的效率，从而降低 AI 基础设施机架的散热成本，但也增加了复杂度。就像健身房的淋浴，离水管越远水压越低，离大型 CDU 较远的机架获得的冷却能力不如靠近的机架。为了缓解这种性能不均衡，液冷系统需要一系列控制装置和智能阀门。

冷却液本身也是一个关键因素。过去客户只需要在系统中填充 PG35（35%丙二醇）或去离子水（DI water）就够了。那种简单冷却液配方的时代已经结束。

"但我们越来越清楚地意识到这个组件有多关键。流体容易出现腐蚀、结垢、特定污染物或系统中的沉积，以及与不同材料接触后的反应……管理整个流体系统非常重要。"

早期液冷系统通常使用蒸发冷却器，即用水来冷却冷却液。虽然这是最经济的散热方式，但同时也消耗自来水——这正成为社区拒绝数据中心的原因之一。

如今，越来越多的数据中心运营商转向闭环系统——循环利用水，不像蒸发系统那样消耗当地饮用水源。这类闭环系统使用冷凝式冷水机组来带走冷却液中的热量，需要更多电力运行，但不消耗水。

在某些场景下，数据中心会混合使用多种散热技术：日常运营依赖闭环冷凝式冷水机组，但在炎热潮湿的天气——此时闭环系统额外增加的功耗成为问题时——仍保留现场蒸发式冷水机组的应急能力。而在一些情况下，蒸发式冷水机组会接入非饮用水源（如回收中水），以缓解社区对数据中心消耗水资源的担忧。

Cordovil 指出，Microsoft一直坚定地使用100%闭环系统，而其他超大规模云厂商则在其数据中心中保留了蒸发式冷水机组。"这些架构高度依赖气候。如果你在北方、处于非常寒冷的气候，计算方式与在德克萨斯或佛罗里达这样湿热的气候下完全不同。"

800V 直流电（800VDC）

从数据中心内交流电（AC）分配转向800VDC供电是另一个正在发生的行业级转变，Nvidia 一直是这一方向的积极推动者。

所有电子设备——从服务器到散热系统——都以直流电（DC）运行。但如今从公用事业提供的交流电到直流电的转换发生在设备端，通过内置于电源的转换器完成。将转换前移——在机架层面而非单个设备层面进行——带来多项优势：更高的整体密度、更轻的线缆、更少的废热、更少的整体设备。

"这仍然是一个非常新的、处于早期的技术，但它有望成为未来一两年内数据中心最具颠覆性的技术之一。需求非常明确。随着我们向超高密度机架迈进，需要更高的电压。否则，我们的损耗以及分配这些电力所需的材料量——尤其是铜量——将变得不可行。"

让整个IT生态系统切换到 800VDC并非易事，也并非一朝一夕之功。Nvidia 可能需要这个方案来实现系统密度翻倍（从 NVL72 的72颗 GPU 到 NVL144 的144颗 GPU）。但要让生态系统的其他成员——包括组件供应商、机架供应商、散热和电气供应商，乃至将在极高电压直流电附近作业的电工——都跟上这个转变，还需要时间。

Cordovil 提到，中国在直流电转换方面走在前列，已有数据中心完全基于300VDC 运行。西方也有部分直流电数据中心。Google、Meta、Amazon 和Microsoft 已通过 开放计算项目（OCP）联合开发了Diablo 400VDC sidecar——这被视为迈向800VDC的中间过渡方案，甚至可能在2030年代走向更高电压的直流电。

"我们看到的是，这种侧挂式配电模块架构正被进一步上游的 800V 或 ±400V DC 取代——初期使用变压器整流单元（TRU），最终演进到固态变压器。"

数万亿美元的投资、数万亿美元的 AI 自动化潜在收益、快速变化的技术格局，以及数据中心自身物理要素的变革——这些因素交织在一起，意味着未来几年将非常精彩。

"我们关注的这些变革都发生在高速增长的市场中，大量新进入者带来了大量全新且令人兴奋的技术。过去12个月，每个人都在疯狂地推进，做了大量的工作。我们看到这种节奏不会停止，而且只会持续、持续、持续下去。"