数据中心步入“兆瓦级时代”，中国基础设施撑起算力新未来

如今，随着服务器功耗从数十千瓦攀升至数百千瓦，液冷市场开始爆发。TrendForce预计，液冷技术在AI数据中心的渗透率将从2024年的14%大幅提升至2026年的40%，并在未来数年持续增长。

4月8日，曙光数创在“液冷聚能·智算向新”2026战略发布会上，正式发布全球首个MW级相变浸没液冷整机柜及其基础设施整体解决方案（C8000 V3.0）。这一产品诞生背后，曙光数创看到了哪些趋势，这个解决方案有何亮点？曙光数创高级副总裁张鹏、曙光数创资深技术专家黄元峰向EEWorld进行了详细剖析。

液冷成为未来AI计算首选方案

英伟达预测，AI基础设施市场规模在2027年可能达到万亿美元级别。从其AI计算平台演进来看，单机柜功率密度持续攀升。

“高密部署是下一代AI计算的重要趋势，国内外新建数据中心的功率密度正快速上升。”黄元峰解释道，目前国际主流GPU功耗已达1.8kW，CPU超过650W。受制程影响，国产芯片功耗更高，预计到2027年，国产主流GPU功耗可能突破3000W，CPU突破1000W。

黄元峰强调，在这样的趋势下，液冷成为未来AI计算的首选方案，是未来AIDC发展中最具应用潜力的方向，前景广阔。

曙光数创资深技术专家黄元峰

曙光数创是一家研发驱动型企业，其技术产品在国内乃至全球都处于领先地位。如今发布的C8000 V3.0是曙光历经十年积累的成果，并非一蹴而就。早在2017年，曙光数创就推出了第一代相变浸没式产品，单机柜功率为210kW，。第二代产品于2023年推出，单机柜功率达到575kW。第三代产品C8000 V3.0单机柜功率已达到900kW，这已是对标英伟达2028年“费曼架构”的水平。

C8000 V3.0有何亮点

C8000 V3.0整体结构拥有五个特点：

第一，电力供给方面，系统采用自主研发的HVDC 2.0架构，支持市电、电池等多种输入，可输出直流800V、±400V、336V、240V及交流380V等多种电压，灵活配比。稳压精度达±0.5%，响应速度2.5毫秒每安，功率密度较传统方案提升20%。服务器内部采用高压直流直接进柜供电，并配备智能监控与模块化运维，确保稳定可靠。

第二，相变浸没冷媒技术方面，主要包括自研冷媒新材料与材料兼容性。冷媒于2017年与中科院过程所合作研发，2018年实现进口替代，目前成本已降至进口产品的30%以下。材料兼容性方面，公司投入超亿元，建立了国内首个相变浸没材料兼容性数据库，检测超过2000种材料，并形成材料使用的黑名单与白名单。

第三，相变换热核心技术方面，沸腾环节采用金刚石铜材料，导热系数较纯铜提升100%，热膨胀系数降低60%以上。经过4000次高低温循环冲击，性能零衰减。散热鳍片采用一体化成型技术，加工精度达毛细血管级别，换热面积为热源面积的百倍以上。微流道中的微纳复合结构增强了相变效率，整体实测芯片性能提升10%，温度降低5度以上。冷凝环节采用钎焊换热器，换热面积增加40%，换热能力提升85%。点阵交错式通道配合微纳米表面技术，确保汽体快速冷凝。

第四，自控技术方面，系统可在5秒内完成15%至100%的无波动流量调节，。配备故障诊断系统，采用双闭环控制和模型预测前馈策略，提高诊断的稳定与准确性。同时具备全局调优能力，实现供能、负载与配电的整体能效优化。

第五，机电转接与结构密封方面，实现汽、液、电、网四维热插拔，泄漏率小于10⁻⁷量级，内部洁净度达到ISO 7级以上。

“我们认为，单机柜功率超过200kW时，采用两相浸没式液冷优势明显，全生命周期看成本更优且长期可收敛。”黄元峰表示，主要体现在四个方面：高功率下单位冷却成本递减、介质成本降至进口产品的30%以下、PUE≤1.04大幅节省电费，以及规模化集成带来的空间与配件成本优化。因此，相变浸没式液冷既高效又好用。

以中科曙光scaleX640超节点为例，这是全球首例已落地的兆瓦级AI解决方案，特点可概括为：高效散热、成本可控、省电节能、性能稳定、算力密度全球领先。

走进实际项目

那么，C8000 V3.0在实际机房中如何让液冷技术发挥出其最大价值。张鹏介绍，AIDC相对于传统的数据中心，完全是不同的物种。面向未来的AIDC机房设计，必须采用创新的设计理念，不能再以传统眼光看待新事物。具体来说，其在项目中设计主要涵盖四个方面：

第一是冷却，AIDC有三类冷却需求：高密度核心机房、通用计算区以及配套服务区域。C8000 V3.0可实现单机柜900kW以上的极致散热能力。

第二是供电，它是C8000 V3.0最重要的创新之一。团队设计了占地仅17平方米的中压直转系统，内置变压器和直流柜，可直接挂接电池。该装置支持“交直流互用”，3150kVA可输出交流或直流，以及240V、400V、800V等多种电压。核心机房下方开挖了160个孔洞，使高压线缆以最短距离接入计算机，替代了传统管井方案，节省成本约4000万元。这一布局将供配电系统尽量靠近机器，缩短低压线缆，减少用铜量。

第三是智能管理系统，曙光智创引入了“健康度”概念，实现故障预诊断。通过AI综合分析温度、流量、压力等参数，系统可提前判断换热器、冷媒、水泵等设备的健康状态，而不是等到故障发生才报警。同时，将全年运行数据输入AI模型进行学习，系统可自动给出更节能的运行参数。在实际运营中，AI调优可使冷却系统能耗再降低10%。

第四是余热利用方面，曙光数创也有自己的理解。张鹏指出，由于液冷排出的水温约为40～50℃，品位处在不高不低的状态，芯片允许的工作温度在80～90℃之间，受热阻限制，外部水温很难再提高。即便使用热泵升温，能耗反而得不偿失。因此，最现实的做法是直接为这40～50℃的热水寻找合适的应用场景。目前曙光数创已识别出十多个潜在场景，例如中水处理厂中用于分解有机物的菌落需要这种温度的热量，皮革厂烘干工序同样适用，此外还包括农业大棚等。

曙光数创高级副总裁张鹏

但余热利用的推广不能仅靠企业单打独斗，需要政府引导和政策支持，比如对实施余热利用的项目给予电费优惠等激励。张鹏将其概括为“算热联产”理念，目前数据中心占中国用电量约3%，远期有可能上升至30%，余热利用将变得愈发重要。

从芯片外围到芯片封装

“液冷只有走完最后一微米，算力的能量才能真正被释放。”张鹏表示，回顾多年的技术积累，芯片的热密度持续增大，目前的工作仍主要围绕芯片外围展开。未来，一个重要的趋势是向芯片内部发展。热量从底层电路传递到表面的短短几百微米，其热阻可占整个链路的三成。此前主要降低的是外围热阻，而未来的“最后一微米”将是行业突破的关键。

展望未来5～10年，一个值得突破的方向是芯片“封装”内部的热阻问题。黄元峰对此解释，目前液冷技术多在芯片外部做文章，但随着芯片功耗增大，封装本身带来的温差成为瓶颈，只有降低内部热阻，外部冷却的效率才能最大化。

来源：电子工程世界（EEWorld）