【白皮书市场研报】ODCC-2023-02004+冷板液冷标准化及技术优化白皮书.docx

QODCC/敏开放IdI中心*具会编号ODCC-2023-02004冷板液冷标准化及技术优化白皮书编写组项目经理：王舜北京秦淮数据有限公司工作蛆长I李代程百度在线网络技术（北京）有限公司贡献专家：张炳华北京秦淮数据有限公司王长旺广州高澜创新科技有限公司耿曼广州高澜创新科技有限公司崔旭静北京奕信通科技有限公司李晓峰北京奕信通科技有限公司刘凯艳曙光数据基础设施创新技术（北京）股份有限公司徐欣曙光数据基础设施创新技术（北京）股份有限公司李金波浪潮电子信息产业股份有限公司韩玉普洛斯普瑞数据科技（上海）有限公司金超强普洛斯普瑞数据科技（上海）有限公司陈聪北京三快云计算有限公司李瑞雅北京秦淮数据有限公司刘永彬北京秦淮数据有限公司冯臣北京秦淮数据有限公司刘帆中兴通讯股份有限公司给建刚中兴通讯股份有限公司李新起深圳市英维克科技股份有限公司黄强深圳市英维克科技股份有限公司王GI彬丹佛斯（中国）投资有限公司李慧勇新华三技术有限公司陈立波新华三技术有限公司魏芳伟科华数据股份有限公司沈嘉辉科华数据股份有限公司董玉山中航光电科技股份有限公司杨占喜ColderProductCompany李洁中国信息通信研究院郭亮中国信息通信研究院吴美希中国信息通信研究院阮迪中国信息通信研究院本规范由开放数据中心标准推进委员会发布。2015年，OpenAI成立，通过GPT（GenerativePre-trainedTransformer）算法,在2018年6月推出了GPT-I（1.2亿参数）,在2019年U月增加了训练的数据量后推出了GpT-2（15亿参数），在2020年6月推出了GPT-3（1750亿参数）。随着数据参数的加大发现差异很小，后加入人工反馈强化学习来提升对话质量，在2022年3月推出了GPT-3.5：对话优化后，在2022年11月就推出了ChatGPT=月活人数突破1亿仅用时两个月。2023年2月7口微软将ChatGPT引入到搜索引擎Bing正式发布。除了微软,谷歌、Meta、百度、腾讯、阿里巴巴纷纷入局进军生成式A1.生成式AI模型需求的暴涨，使得对芯片的需求从CPU+加速器转变为以GPU主导的大规模并行计算。未来，在单芯片性能之上，智算中心能够通过算力的生产-调度-聚合-释放，支持Al产业化发展。现阶段，单CPU热设计功耗为150200W,最高可达350N：单GPU热设计功耗为300400W,最高可达700W。与此同时，服务器功耗从传统服务器的Ikw增加到Al服务器的6.5-IOkWo空气冷却解决成本和难度大幅上升,英伟达、英特尔等芯片公司已经开始将冷却的方式转向液冷。液冷是指通过液体代替空气冷却芯片，根据液体与芯片是否接触可以分为直接液冷和间接液冷。直接液冷包括浸没液冷和喷淋液冷，浸没液冷又分为单相浸没和两相浸没。而间接液冷主要是冷板液冷。早在20世纪60年代，IBM就推出了用冷板液冷冷却的计算机产品。直到21出纪初，美国GRC(GreenRevolutionCooling)公司推出了单相浸没冷却解决方案。2017年，广东合一推出了喷淋式液冷。2019年曙光完成全球首个大规模刀片式浸没两相液冷商业应用项目。2021年，微软发布了箱体式两相浸没液冷方案。而冷板液冷作为历史最悠久，技术最为成熟，生态系统最为丰富的液冷解决方案，它的爆发已经到来！本白皮书倾注了作者大量的时间和精力，其成文也仰仗各参编老师撰写并参与讨论，其次，本文得到程军先生、王锋先生、何智强先生和袁达人先生提供的产品资料，在此对上人员做出的贡献表示由衷的感谢。此外，本文很多化工类专有名词的解释均得益于ChatGPT,令人充分感受到科技的便利和AI的潜力。最后，作者尽量用实物照片为读者生动呈现相关技术和产品，希望通过本白皮书促进冷板液冷技术快速迭代优化，为读者在冷板液冷的实践和决策提供有价值的信息和建议。由于时间仓促，水平所限，错误和不足之处在所难免，欢迎各位读者批评指正。如有意见或建议请联系dceco-目录版权声明I编写组B前SIV冷板液冷标准化及技术优化白皮书1一、概述1二、术语、定义和缩略语1三、冷板液冷介绍8(一)冷板液冷技术介绍81 .冷板液冷发展历程82 .冷板液冷技术原理103 .冷板液冷技术特点124 .冷板液冷关键技术15(二)常用产品器件介绍161 .冷板组件172 .快速接头QDC203 .软管244 .机柜工艺冷媒供回歧管RCM255 .冷录分配单元CDU266 .环路工艺冷媒供回歧管IXV297 .冷源_咫308 .工艺冷媒34(三)冷板液冷发展面临的主要挑战402 .泄獭423 .冗余路由444 .高成本445 .建设周期长456 .能耗何!½457 .冷源水耗46四、工程标玳化及设计要求46（一）标准化现状及衡求461 .标准化现状462 .标准化需求48二）工程标准化设计要求501 .二次侧管路502 .功能要求54（三）典型窠例介绍551 .江苏某大数据产业园项目552 .厦门某智算中心573 .山西某大规模冷板液冷数据中心584,广州科云数据中心59五、按液材料研究60（一）传统材料61（二）国外推荐材料611 .金属与金属合金类612 .合成橡胶.型料和箕它材料类63/Vll9Qc423-O2O04（三）国内常用非金属材料652.密封件材料69（四）新材料管路设计制造及测试方法721 .设计原则722 .管路制造743 .测试74Ti）其它行业领域冷板液冷新材料应用761.百流输电领域762,静止无功补供装置SVC冷却领域773.储能领域78（六）数据中心新材料应用案例811 .国内数据中心案例812 .国外数据中心窠例83六、冷板液冷新技术展望89（一）负压冷板液冷技术891 .技术背景介绍892 .负压O）U技术原理893 .负压液冷系统方案技术亮点924 .应用案例94二）相变冷板冷却技术971 .重力热管方案972 .动力热管方窠98（三）冷板液冷气-液混合技术98一.»viacC-2023-020（M1 .风冷O）U».三99。尹二须2 .气-液组合末端102冷板液冷标准化及技术优化白皮书一、随着AI时代的到来，冷板液冷技术作为一种解决高算力发热的冷却方式，已经成为行业最热门的话题之一，得到越来越广泛的关注。本文将分四个部分进行展开：第一部分：对冷板液冷技术进行介绍，从发展历程、技术特点、关键技术、器件组成等方面逐一介绍，并指出其发展面临的主要挑战。第二部分：对冷板液冷的工程标准化进行分析，从标准化的现状，到标准化的需求，并指出设计和功能要求，最后分享些典型数据中心案例。第三部分：通过接液材料的详细描述，为读者呈现除传统材料外，其他行业领域和国内外数据中心对新材料的应用情况分享。第四部分：对近几年冷板液冷出现的新技术进行介绍和展望。二、术语、定义和语AF1.ASAsahiGlassFIUoroelaStomer的简写。它是由日本施硝Ti株式会社(AsahiGlassCo.,1.td.)开发的一种特殊的氟橡胶材料，学名是聚四氨乙烯聚丙烯共聚物，它具有优异的耐化学性、耐高温性、耐油性和耐候性，常用于制造密封件。CDA铜发展协会(CopperDevelopmentAssociation).CDU冷量分配单元(CoolantDistributionUnit)用于实现液冷系统的二次侧冷却环路驱动、稳压和自动配流，同时实现一二次PPSU聚苯碉(PoIyPhenyISUIrOnC),一种无定形的热塑性工程塑料，具有高度透明性、高水解稳定性，是所有高性能热塑性塑胶中最牢固的材料之一。该材料兼具强大的机械特性与耐热和耐化学性，因此非常适于通常负载较高和需接触化学品的各种要求严苛的应用。PSU聚碉(Polysulfone),是种特定的高性能工程塑料，它具仃高温稳定性、机械强度、耐化学腐蚀性、电绝缘性和耐磨性等特殊性能。PTFE聚四盆乙烯(Polytetrafluoroethylene).也称为特籁龙Teflon",具有强抗腐蚀性，可以耐受包括王水在内的强酸强碱溶液：低摩擦系数，可用于轴承、垫片和密封环等高摩擦部件：电绝缘性，可作为电缆绝集材料。PUE能源利用效率(PowerUsageEffectiveness),是数据中心最也要的评价指标之一，定义为数据中心总耗电与IT设备耗电之比。PVC聚氯乙烯(PolyvinylChloride),是种普遍使用的塑料,可以用于管道、电缆、地板、窗框等，但其耐高温性能较差，公释放出挥发性化仑物危宙人类健康。PVDF聚偏二氟乙烯(PolyvinylideneFluoride).相比PTEF,其刚性、硬度、电绝缘性、抗蛾变性能尤为突出，是最强韧的疑材料.QDC快速接头(QuickDisconnectCoupling),包括自锁式快速接头(手插和盲插)、球阀式快速接头。RCM机柜工艺冷媒供回歧管(RackCoolantManifold)用于向机柜内各液冷冷板分配工艺冷媒的装置。SFN二次侧流体管路(SecondaryFluidNetworks)»加拿大液冷厂商CoOln"的命名方式、同1.CMoSUSSUS是日本JIS(日本工业标准)中使用的不锈钢材料标准的简称.在过去，日本的不锈钢材料常常使用SUS作为牌号的前缀，例如SUS304代表符合JISG4303标准的304不锈钢。SVC铮止无功补偿装置(StatiCVarComPCnSator),由电容器小各种电抗元件构成与系统并联并向系统供应或从系统吸收无功功率的装置.做点采用自动压力脉冲法测定绝缘液体的倾点.具体方法为：按照SH/T0771-2005,将试样注入样品杯后，首先将液体加热到规定温度，然后以1.5±0.ir/min速度用珀尔帖装置冷却，仪器每降低IU或3U时施加一次压缩脉冲僦气到式样的表面，通过光源照射试样，当施加脉冲时使用光学检测器检测试样表面的移动。当施加压缩脉冲氮气时观察不到试样表面的移动时，就是试样的不潦动点，最后一次施加压缩脉冲氮气时可以观察到试样表面移动的温度即是倾点。储备城（保留碱度）测试方法为：将IOm1.的待测水溶液用水稀至约100tn1.,再用浓度为01InOI/1.的盐酸标准滴定溶液滴定到PH值为5.5«记录滴定所消耗的盐酸标准滴定溶液的升数,精确至U0.1m1.。含水量蓼考NB/T42140-2017,用卡尔费休自动电量滴定法测定绝缘液体中水分的含量。浊度按照HJ1075-2019.利用一束稳定光源光线通过盛有待测水溶液的样品池，传感器处在与发射光线垂直的位置上测量散射光强度，测量出水溶液的散射浊度，年位为NTUe或选用在线式浊度仪进行实时监测系统中水溶液