Avec la croissance explosive de la puissance de calcul de l'IA et l'augmentation continue de la densité de puissance des centres de données, la technologie traditionnelle de refroidissement par air ne peut plus répondre aux besoins de dissipation thermique. La technologie de refroidissement liquide est devenue incontournable en raison de ses avantages tels que la dissipation efficace de la chaleur, les économies d'énergie et la réduction de la consommation. Dans la technologie du refroidissement liquide, la concurrence entre la plaque froide et l’immersion est particulièrement féroce. Cet article analysera les avantages et les inconvénients des deux du point de vue des caractéristiques techniques, des scénarios d’application, de la rentabilité et des tendances futures, et explorera leurs futures directions dominantes.

1- Comparaison des caractéristiques techniques : le type à plaque froide a une forte compatibilité, le type à immersion a une efficacité de dissipation thermique plus élevée

un. Refroidissement liquide par plaque froide : une « amélioration » de la transition en douceur

Forte compatibilité : aucune modification majeure de la structure du serveur n'est requise et il est compatible avec l'infrastructure des centres de données refroidis par air existants, avec de faibles coûts de transformation et des cycles courts.

Haute sécurité : le liquide de refroidissement n'entre pas en contact direct avec les composants électroniques, le risque de fuite est donc faible et le risque peut être encore réduit grâce à une conception modulaire (comme des connecteurs à changement rapide et des tuyaux redondants).

Haute maturité : la technologie des plaques froides a été largement utilisée dans des scénarios tels que les projets de coopération Alibaba Cloud Qiandao Lake Data Center et Intel, représentant 90 % du marché actuel du refroidissement liquide.

Limitations : Le type de plaque froide ne peut couvrir que certains composants haute puissance (tels que le processeur, le GPU), et la chaleur restante doit toujours s'appuyer sur le refroidissement par air pour aider à la dissipation de la chaleur. La valeur PUE est généralement de 1,1 à 1,2, légèrement supérieure à celle du type d'immersion.

b. Refroidissement liquide par immersion : une approche innovante pour une dissipation thermique efficace

Le refroidissement liquide par immersion immerge complètement le serveur dans un liquide de refroidissement isolant, permettant ainsi la dissipation de la chaleur de tous les composants par contact direct. Ses principaux avantages incluent :

Efficacité énergétique extrême : la conductivité thermique du liquide est 20 à 30 fois supérieure à celle de l'air, le PUE peut être aussi bas que 1,05 et l'efficacité de dissipation thermique est améliorée de plus de 3 fois.

Gain de place : le volume du système de refroidissement ne représente que 1/3 de celui du refroidissement par air, et la densité de puissance d'une seule armoire peut atteindre plus de 50 kW, ce qui convient aux scénarios à haute densité tels que le supercalcul IA.

Silencieux et respectueux de l'environnement : aucun ventilateur n'est nécessaire, le bruit est réduit de plus de 90 % et il n'y a pas de pollution par la poussière, ce qui prolonge la durée de vie de l'équipement.

Défis : L'immersion nécessite des serveurs personnalisés, le coût du liquide de refroidissement représente jusqu'à 60 % (comme le liquide fluoré), l'investissement initial est élevé et la compatibilité écologique doit être améliorée.

2-Différenciation des scénarios d'application : le type de plaque froide à moyen et court terme domine, le potentiel de type immersion à long terme est libéré

un. Type de plaque froide : le choix le plus rentable pour la rénovation d'IDC existants et la construction de nouveaux IDC

Rénovation d'anciens centres de données : Le type de plaque froide peut être rapidement adapté à l'architecture de refroidissement par air existante, avec un cycle de rénovation court et des coûts contrôlables. Par exemple, la solution modulaire sur laquelle Intel et Bich ont collaboré réduit la difficulté de déploiement grâce à une conception de plaque froide standardisée.

Scénarios de calcul à moyenne et haute densité : le type de plaque froide prend déjà en charge une puissance de 130 à 250 kW par armoire (comme les GPU NVIDIA série B), répondant à la plupart des besoins de formation en IA.

b. Immersion : la solution ultime pour le supercalcul et les centres de données écologiques

Puissance de calcul ultra-haute densité : la puissance des puces de nouvelle génération (comme la série Rubin de NVIDIA) dépassera 1 000 kW, et l'immersion deviendra la seule solution envisageable.

Besoins d'économie d'énergie verte : le PUE d'immersion est proche de 1,05 et l'efficacité de récupération de chaleur perdue atteint 90 % (comme la solution de Lenovo), ce qui est conforme à la politique cible « double carbone ».

c. Situation actuelle du marché

Le type de plaque froide domine le marché actuel : en 2025, le type de plaque froide représentera 80 à 90 % du marché du refroidissement liquide, et le type à immersion représentera moins de 10 %. De plus, des interfaces standardisées ont été formées (comme la conception de plaque froide OCP d'Intel) et les solutions de fabricants tels qu'Inspur et Sugon sont hautement compatibles. Le projet national « East Data West Computing » exige que le PUE des centres de données nouvellement construits soit ≤ 1,25 et que le type de plaque froide devienne le premier choix pour la transition.

L'immersion est prête à démarrer : la solution d'immersion à changement de phase C8000 de Sugon Digital atteint un PUE de 1,04, et le centre de données « Kirin » d'Alibaba Cloud vérifie la faisabilité de l'immersion monophasée. Les puces haute puissance telles que le GPU NVIDIA B200 (1 000 W+) ont favorisé l'utilisation de la technologie d'immersion, augmentant la densité de puissance de calcul du refroidissement liquide de 30 à 50 %. L’UE prévoit d’interdire les liquides fluorés en 2028, et la recherche et le développement de liquides de refroidissement à base d’hydrocarbures/huiles de silicone nationaux se sont accélérés (comme la série « Kunlun » de Sinopec).

3-Avis faisant autorité PK

Refroidissement liquide par plaque froide : Le refroidissement liquide par plaque froide est le « brise-glace » pour la popularisation du refroidissement liquide. Au cours des cinq prochaines années, il représentera encore 80 % du marché du refroidissement liquide incrémental. Le refroidissement liquide par immersion doit attendre que la consommation d'énergie de la puce franchisse le point critique.

Faction de refroidissement liquide par immersion : Le refroidissement liquide par immersion à changement de phase est la forme ultime de refroidissement liquide, et le refroidissement liquide par plaque froide n'est qu'une solution transitoire. Lorsque la consommation électrique d'une seule puce dépasse 800 W, le refroidissement liquide par immersion devient la seule option.

Neutres : La différenciation des voies techniques reflète la stratification de la demande de puissance de calcul. Les plaques froides servent à « l'informatique orientale » et le refroidissement liquide par immersion soutient « l'informatique occidentale ». Le développement parallèle à double voie sera le thème principal de la prochaine décennie.

4-Opportunités et stratégies industrielles

Jeu coût et écologie : le refroidissement liquide par plaque froide aura le dessus à court terme, tandis que le refroidissement liquide par immersion doit réduire les coûts pour sortir de l'impasse.

Refroidissement liquide par plaque froide : optimiser les matériaux (composite cuivre-aluminium), améliorer la précision du traitement (processus anti-fuite) et promouvoir une conception modulaire et standardisée.

Refroidissement par liquide par immersion : développer des liquides de refroidissement rentables (tels que le liquide d'immersion monophasé), des armoires compatibles et coopérer avec les fabricants de puces pour personnaliser les solutions de refroidissement.

Réserves technologiques : Explorez les plaques froides à flux diphasique et les systèmes de surveillance intelligents (tels que la régulation dynamique du flux par IA) pour faire face aux futures demandes de puissance élevées.

5- Conclusion

Court terme (2025-2027) : Le refroidissement liquide par plaque froide domine les scénarios généraux, et le taux de pénétration du refroidissement liquide par immersion augmente à 15-20 % ; À long terme (2030+) : le refroidissement liquide par immersion à changement de phase devient courant dans le domaine de la puissance de calcul élevée, et le refroidissement liquide par plaque froide se retire sur le marché de la densité moyenne et faible.

Les facteurs déterminants sont : le coût du liquide de refroidissement, la vitesse d’augmentation de la consommation d’énergie des puces et les politiques internationales de protection de l’environnement.

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