Con el crecimiento explosivo de la potencia informática de la IA y el aumento continuo de la densidad de energía del centro de datos, la tecnología de refrigeración por aire tradicional ya no puede satisfacer las necesidades de disipación de calor. La tecnología de refrigeración líquida se ha convertido en una necesidad debido a sus ventajas como la disipación eficiente del calor, el ahorro de energía y la reducción del consumo. En la tecnología de refrigeración líquida, la competencia entre la placa fría y la inmersión es particularmente feroz. Este artículo analizará las ventajas y desventajas de ambos desde las perspectivas de las características técnicas, los escenarios de aplicación, la rentabilidad y las tendencias futuras, y explorará sus futuras direcciones dominantes.

1- Comparación de características técnicas: el tipo de placa fría tiene una fuerte compatibilidad, el tipo de inmersión tiene una mayor eficiencia de disipación de calor

a. Refrigeración líquida por placa fría: una transición suave y "mejorada"

Fuerte compatibilidad: No se requieren grandes cambios en la estructura del servidor y es compatible con la infraestructura de los centros de datos refrigerados por aire existentes, con bajos costos de transformación y ciclos cortos.

Alta seguridad: el refrigerante no entra en contacto directo con los componentes electrónicos, por lo que el riesgo de fugas es bajo y el riesgo se puede reducir aún más mediante un diseño modular (como conectores de cambio rápido y tuberías redundantes).

Alta madurez: la tecnología de placa fría se ha utilizado ampliamente en escenarios como el centro de datos Qiandao Lake de Alibaba Cloud y los proyectos de cooperación de Intel, y representa el 90 % del mercado actual de refrigeración líquida.

Limitaciones: El tipo de placa fría solo puede cubrir algunos componentes de alta potencia (como CPU, GPU) y el calor restante aún necesita depender del enfriamiento por aire para ayudar en la disipación del calor. El valor PUE suele ser de 1,1-1,2, ligeramente superior al del tipo de inmersión.

b. Refrigeración líquida por inmersión: un enfoque innovador para la disipación eficiente del calor

La refrigeración líquida por inmersión sumerge completamente el servidor en un refrigerante aislante, logrando la disipación del calor de todos los componentes a través del contacto directo. Entre sus principales ventajas se incluyen:

Eficiencia energética extrema: la conductividad térmica del líquido es 20 a 30 veces mayor que la del aire, el PUE puede ser tan bajo como 1,05 y la eficiencia de disipación de calor mejora en más de 3 veces.

Ahorro de espacio: el volumen del sistema de enfriamiento es solo 1/3 del del enfriamiento por aire, y la densidad de potencia de un solo gabinete puede alcanzar más de 50 kW, lo que es adecuado para escenarios de alta densidad como la supercomputación de IA.

Silencioso y ecológico: no se requiere ventilador, el ruido se reduce en más del 90% y no hay contaminación por polvo, lo que prolonga la vida útil del equipo.

Desafíos: La inmersión requiere servidores personalizados, el costo del refrigerante representa hasta el 60% (como el líquido fluorado), la inversión inicial es alta y es necesario mejorar la compatibilidad ecológica.

2- Diferenciación de escenarios de aplicación: predomina el enfriamiento líquido de placa fría a mediano y corto plazo, se libera el potencial de enfriamiento líquido de inmersión a largo plazo

a. Refrigeración líquida de placa fría: una opción rentable para la renovación de IDC existentes y la construcción de nuevos IDC

Renovación de antiguos centros de datos: la refrigeración líquida de placa fría se puede adaptar rápidamente a la arquitectura refrigerada por aire existente, con un ciclo de renovación corto y costes controlables. Por ejemplo, la solución modular en la que colaboraron Intel y Bich reduce la dificultad de implementación mediante un diseño de placa fría estandarizado.

Escenarios informáticos de densidad media y alta: el enfriamiento líquido de placa fría ya admite entre 130 y 250 kW de potencia por gabinete (como las GPU de la serie B de NVIDIA), lo que satisface la mayoría de las necesidades de entrenamiento de IA.

b. Refrigeración líquida por inmersión: la solución definitiva para supercomputación y centros de datos ecológicos

Potencia informática de ultraalta densidad: la potencia del gabinete de los chips de próxima generación (como la serie Rubin de NVIDIA) superará los 1000 kW, y la refrigeración líquida por inmersión se convertirá en la única solución viable.

Necesidades de ahorro de energía ecológica: el PUE del enfriamiento líquido por inmersión es cercano a 1,05 y la eficiencia de recuperación de calor residual alcanza el 90 % (como la solución de Lenovo), lo que está en línea con la política objetivo de "carbono dual".

c. Situación actual del mercado

La refrigeración líquida de placa fría domina el mercado actual: en 2025, la refrigeración líquida de placa fría representará entre el 80 % y el 90 % del mercado de refrigeración líquida, y la refrigeración líquida por inmersión representará menos del 10 %. Además, se han formado interfaces estandarizadas (como el diseño de placa fría OCP de Intel) y las soluciones de fabricantes como Inspur y Sugon son altamente compatibles. El proyecto "East Data West Computing" de China requiere que el PUE de los centros de datos de nueva construcción sea ≤1,25, y el enfriamiento líquido de placa fría se convierte en la primera opción para la transición.

La refrigeración líquida por inmersión está lista para funcionar: la solución de inmersión de cambio de fase Sugon C8000 logra PUE 1.04 y el centro de datos "Kirin" de Alibaba Cloud verifica la viabilidad de la refrigeración líquida por inmersión monofásica. Los chips de alta potencia, como la GPU NVIDIA B200 (1000 W+), han obligado al uso de refrigeración líquida por inmersión, lo que ha aumentado la densidad de potencia de procesamiento entre un 30 % y un 50 %. La UE planea prohibir los líquidos fluorados en 2028, y se ha acelerado la investigación y el desarrollo de refrigerantes domésticos a base de hidrocarburos y aceite de silicona (como la serie “Kunlun” de Sinopec).

3-Opinión autorizada PK

Facción de refrigeración líquida de placa fría: El tipo de placa fría es el "rompehielos" para la popularización de la refrigeración líquida y seguirá representando el 80% del mercado incremental de refrigeración líquida en los próximos cinco años. El tipo de inmersión debe esperar a que el consumo de energía del chip supere el punto crítico.

Escuela de refrigeración líquida por inmersión: La inmersión por cambio de fase es la forma definitiva de refrigeración líquida, y el tipo de placa fría es solo una solución transitoria. Cuando el consumo de energía de un solo chip supere los 800 W, la inmersión se convertirá en la única opción.

Neutrales: La diferenciación de rutas técnicas refleja la estratificación de la demanda de potencia informática. La placa fría sirve a la “computación oriental” y la inmersión apoya a la “computación occidental”. El desarrollo paralelo de doble vía será el tema principal durante la próxima década.

4-Oportunidades y estrategias de la industria

Juego de costes y ecológico: la refrigeración líquida de placa fría tendrá la ventaja a corto plazo, mientras que la refrigeración líquida de inmersión necesita reducir costes para salir del punto muerto.

Refrigeración líquida de placa fría: optimizar los materiales (compuesto de cobre y aluminio), mejorar la precisión del procesamiento (proceso a prueba de fugas) y promover el diseño modular y estandarizado.

Refrigeración líquida por inmersión: desarrollar líquidos de refrigeración rentables (como líquido de inmersión monofásico), gabinetes compatibles y cooperar con fabricantes de chips para personalizar soluciones de refrigeración.

Reservas de tecnología: Explore placas frías de flujo bifásico y sistemas de monitoreo inteligente (como regulación de flujo dinámico con IA) para hacer frente a futuras demandas de alta potencia.

5- Conclusión

A corto plazo (2025-2027): el enfriamiento líquido de placa fría domina los escenarios generales y la tasa de penetración del enfriamiento líquido de inmersión aumenta al 15%-20%; A largo plazo (2030+): el enfriamiento líquido por inmersión con cambio de fase se vuelve común en el campo de alto poder computacional, y el enfriamiento líquido de placa fría se retira al mercado de densidad media y baja.

Los factores decisivos: el coste del refrigerante, la velocidad de aumento del consumo de energía del chip y las políticas internacionales de protección medioambiental.

Actualizaremos periódicamente la información y las tecnologías relacionadas con el diseño térmico y la reducción de peso. Gracias por su interés en Walmate.