开启AIDC建设新范式，深度拆解华为全球首个3D数据中心

智东西
作者 杨京丽
编辑 李水青

智东西9月22日报道，近日，华为发布全球首个3D数据中心，以工程创新重塑AIDC基础设施架构，以“立体堆叠”取代“平面铺开”，将供冷、供电、备电与IT设备分层解耦，推动AIDC建设从“定制工程”向“产品化交付”转变，为破解AI算力时代“空间、供电、散热”三大瓶颈提供新路径，引领新一代AIDC建设新范式。

▲华为发布全球首个3D数据中心

3D数据中心借鉴芯片工厂“动力层”与“IT层”严格分离的理念，通过分层解耦、立体堆叠，将传统水平部署的各个功能空间垂直叠加，形成“一层供冷、二层IT设备、三层供电、屋面备电”的垂直架构，实现垂直供电，垂直制冷，链路最短，损耗最小，支撑AI算力集群高密部署，同时为算力演进预留空间。

在建设模式上，华为将供电、制冷等核心机电系统做成标准化POD（可独立运行的最小数据中心单元），在工厂完成预制、组装和测试，现场主要进行装配和连接。其大小机电预制化率超过90%，机电交付时间由约6个月缩短至3个月。

在项目落地之外，华为还将设计和建设经验开放，发行《3D数据中心》专著书籍，开放《3D数据中心概要设计图库》，牵引产业将AIDC建设变为可批量复制的标准产品，让3D数据中心从单个项目走向行业可参考的新范式。

一、单柜功耗走向百千瓦级， AI数据中心从2D走向3D

传统数据中心主要服务于通用计算，IT设备、供电和制冷等功能区通常在同一平面或相邻区域横向铺开，2D布局基本可以满足设备部署需求。

进入AI时代，情况正在发生变化。

为了提升计算效率，更多芯片和计算节点被集中到单个机柜和集群内。机柜功率已从几千瓦、十几千瓦提升至100千瓦、200千瓦，并可能继续上升。随着单柜功率不断提高，数据中心需要提供更高密度、更稳定的电力供应，同时及时带走设备产生的大量热量，对散热能力也提出了更高要求。

与此同时，AI集群规模正从万卡走向十万卡。服务器、交换网络、供电和制冷设备如果继续在平面内铺开，不仅需要占用更多空间，供电线路和液冷管路也可能随之延长，增加工程部署难度和传输损耗。

此外，智算设备的升级周期也在持续缩短，因而3D数据中心需要具备弹性的扩展能力，在规划和建设模式上需要更有前瞻性。面对快速出现的算力需求，基础设施需要提前就绪，并通过模块化和预制化压缩现场施工时间。

集群规模扩大后，数据中心的可靠性要求也随之提高。十万卡集群承载着大量设备和计算任务，一次供电或制冷故障可能影响大规模训练和推理服务，因此还需要缩小故障影响范围，并提高异常识别和主动运维能力。

面对这些变化，AI数据中心要从空间布局和系统架构入手，让算力层与动力层解耦，并为未来设备升级保留弹性。

二、供冷、IT、供电、备电分层，3D架构支撑十万卡集群

针对高密部署、设备迭代和快速交付等需求，华为推出全球首个3D数据中心。3D数据中心借鉴芯片工厂将“动力层”与“生产层”分开的思路，将传统数据中心水平部署的各个功能空间立体堆叠，从下到上设置供冷层、IT设备层、供电层和备电层。

▲华为高级副总裁、常务监事任树录发表主题演讲

一层是供冷层，热管理控制器TMU作为液冷系统的中枢大脑，依托AI技术，实现漏液检测、工质健康度提前7天预警，变被动为预测性维护，让数据中心散热更高效、更可靠、更智能化。

二层是IT设备层，液冷机柜和高速交换网络集中部署在这一层。高速交换网络尽量位于集群的几何中心，以缩短计算节点之间的连接距离。供电线路和液冷管路分别从上下楼层垂直接入，也为后续更换算力设备留出空间。

再往上是供电层。这里部署的电力模块采用一体化超融合设计，高密省地，并支持快速部署和弹性扩容。垂直供电使电力模块至机柜的距离由17米缩短至5米；在相同体量下，IT供电容量由76MW提升至168MW。

在屋面的备电层，SmartLi智能锂电系统采用独立隔间部署。隔间内设有温度、烟雾和可燃气体探测装置，并配置Pack级、房间级两级灭火以及排风、排水和泄爆措施，有效保障数据中心安全运行。SmartLi还支持智能升压和拉远部署，无需通过增粗线缆来满足远距离供电需求，从而降低部署成本。

通过分层解耦，供电、供冷、IT和备电系统实现立体堆叠，共同支撑十万卡集群的高密部署，同时为后续算力设备迭代预留弹性。

三、机电预制化率超90%，现场施工转为POD产品化交付

四层架构解决了供冷、IT、供电和备电系统如何部署与连接的问题，POD产品化则进一步解决这些系统如何快速交付和弹性扩容。

3D数据中心以POD作为可独立运行的最小单元，将供电、制冷等核心机电系统做成标准化模块，在工厂完成生产、组装和测试，现场主要进行装配与连接。

华为3D数据中心的钢结构主体楼宇约6个月完成，楼内机电POD则根据实际需求部署，大小机电预制化率超过90%，机电交付时间由传统方案的约6个月缩短至3个月。

除交付速度外，分层架构和POD设计能够更好地控制故障影响范围。

供电、制冷、备电与IT设备分层隔离，不同功能单元相对独立。当单个POD出现故障时，不会蔓延到其他单元，实现故障域最小化。

在运维方面，分层解耦后，设备能够分别交给对应团队管理，可以减少不同团队之间的相互干扰，降低误操作风险。

华为还将AI用于设备状态和运维行为识别。例如，可以通过AI提前识别液冷的冷板脏堵、工质劣化等风险，并监测现场作业中的异常行为，使运维从被动响应逐步转向提前识别和主动预防。

由此，3D数据中心形成了两条协同并进的工程路径：四层架构支撑算力高密部署和弹性演进，POD产品化实现高质量快速交付。

结语：AI集群规模扩大，新一代数据中心建设新范式

华为3D数据中心通过分层解耦、立体堆叠和POD产品化交付，突破空间、供电、散热瓶颈，为高密算力基础设施的建设、交付和运维提供了全新范式。

在此基础上，华为还发行《3D数据中心》专著书籍，开放《3D数据中心概要设计图库》，并参与AIDC评价指标、参考架构和标杆验证等工作。随着这些设计与工程经验向产业开放，3D数据中心的建设实践将为行业提供可参考、可借鉴的全新思路，牵引产业实现代际跃迁。

随着AI集群规模扩大、算力设备加快迭代，数据中心建设也需要从定制工程转向可批量复制的标准产品。未来，AIDC基础设施还需为设备升级预留弹性，让建设节奏跟上算力演进。