التبريد السائل للذكاء الاصطناعي: من حالة استثنائية إلى بنية تحتية أساسية

آخر تحديث: 11 ديسمبر 2025

تحديث ديسمبر 2025: سوق التبريد السائل يشهد نمواً متسارعاً من 2.8 مليار دولار (2025) إلى أكثر من 21 مليار دولار بحلول 2032 (معدل نمو سنوي مركب يتجاوز 30%). خوادم NVIDIA الحالية تستهلك 132 كيلوواط لكل حامل؛ الجيل القادم يتطلب 240 كيلوواط. نظام GB200 NVL72 يحقق توفيراً بمقدار 25 ضعفاً (أكثر من 4 ملايين دولار سنوياً لمنشأة بقدرة 50 ميجاواط). التبريد المباشر للشريحة يتعامل الآن مع ما يصل إلى 1,600 واط لكل مكوّن. تقنية Accelsius NeuCool تبرّد 4,500 واط لكل مقبس GPU باستخدام مياه منشأة دافئة عند 40 درجة مئوية.

سوق التبريد السائل العالمي سيرتفع من 2.8 مليار دولار في 2025 إلى أكثر من 21 مليار دولار بحلول 2032، بمعدل نمو سنوي مركب يتجاوز 30%.¹ في منتصف عام 2025، انتقل التحول من التبريد الهوائي إلى التبريد السائل من المرحلة التجريبية إلى المرحلة التشغيلية.² عند التحميل الكامل، تتطلب أحدث خوادم GPU المستندة إلى NVIDIA طاقة قدرها 132 كيلوواط لكل حامل. الجيل القادم، المتوقع خلال عام، سيتطلب 240 كيلوواط.³ التبريد الهوائي التقليدي لا يستطيع تبديد الحرارة عند هذه الكثافات. تحوّل التبريد السائل من رفاهية للشركات الكبرى إلى متطلب أساسي لأي مؤسسة تنشر بنية تحتية للذكاء الاصطناعي من الجيل الحالي.

الاقتصاديات تعزز هذا التحول. مراكز البيانات تنفق ما يُقدّر بـ 1.9 إلى 2.8 مليون دولار لكل ميجاواط سنوياً على التبريد.⁴ نشر أنظمة GB200 NVL72 المبردة بالسائل يمكّن مراكز البيانات الضخمة من تحقيق توفير يصل إلى 25 ضعفاً، أي أكثر من 4 ملايين دولار من التوفير السنوي لمنشأة بقدرة 50 ميجاواط.⁵ المؤسسات التي تقاوم هذا التحول ستجد نفسها عاجزة عن نشر أجيال GPU التي تحدد قدرات الذكاء الاصطناعي.

الفيزياء التي تدفع التحول

الخوادم المُحسّنة للذكاء الاصطناعي ومجموعات GPU الكثيفة تدفع كثافات الطاقة إلى ما يتجاوز 50 كيلوواط لكل حامل، لتصل إلى مستويات يعجز فيها التبريد الهوائي التقليدي عن ضمان تبديد حراري مستقر أو فعال.⁶ وفقاً لمعهد Uptime، زادت كثافة طاقة الحامل المتوسطة في مراكز البيانات بنسبة 38% من 2022 إلى 2024، مع أشد نمو في عمليات نشر الذكاء الاصطناعي والحوسبة الفائقة.⁷ كثافات الطاقة التي كانت تصل كحد أقصى إلى 15 كيلوواط تدفع الآن إلى 80 حتى 120 كيلوواط في مجموعات الذكاء الاصطناعي.⁸

الميزة الأساسية للتبريد السائل تكمن في الديناميكا الحرارية. بكثافة تقارب 1,000 ضعف كثافة الهواء، يتفوق السائل في نقل الحرارة بفضل سعته الحرارية والتوصيل الحراري الفائقين.⁹ من خلال نقل الحرارة بكفاءة من وحدات GPU عالية الأداء، يقلل التبريد السائل الاعتماد على مراوح التبريد كثيفة الاستهلاك للطاقة. النتيجة: تخفيض متوسط بنسبة 11% في استهلاك طاقة الخادم مع إلغاء 80% من متطلبات مساحة البنية التحتية للتبريد التقليدي.¹⁰

أنظمة التبريد الهوائي تكافح للتعامل مع كثافات طاقة تتجاوز 10 إلى 15 كيلوواط لكل حامل.¹¹ العديد من أحمال عمل الذكاء الاصطناعي تتطلب حوامل تعمل بـ 30 إلى 60 كيلوواط أو أكثر.¹² الفجوة بين ما يقدمه التبريد الهوائي وما تتطلبه البنية التحتية للذكاء الاصطناعي تتسع مع كل جيل جديد من GPU.

التبريد المباشر للشريحة يهيمن على الإنتاج

التبريد المباشر للشريحة أصبح بسرعة الشكل الأكثر شيوعاً للتبريد السائل المنشور في بيئات الإنتاج.¹³ الألواح الباردة تُركّب مباشرة على وحدات المعالجة المركزية ووحدات GPU ووحدات الذاكرة ومنظمات الجهد. نظام الحلقة المغلقة يدير سائل التبريد عبر هذه الألواح، مزيلاً الحرارة من مصدرها.¹⁴

أنظمة NVIDIA GB200 NVL72 و GB300 NVL72 تستخدم التبريد السائل المباشر للشريحة كتكوين قياسي.¹⁵ على عكس التبريد التبخيري أو الغمري، يعمل التبريد السائل لـ NVL72 كنظام حلقة مغلقة حيث لا يتبخر سائل التبريد أو يحتاج إلى استبدال، مما يوفر المياه.¹⁶ تقدم هذه البنية إمكانية إيرادات أعلى بـ 40 ضعفاً، وإنتاجية أعلى بـ 30 ضعفاً، وكفاءة طاقة أعلى بـ 25 ضعفاً، وكفاءة مياه أعلى بـ 300 ضعف مقارنة بالأنظمة التقليدية المبردة بالهواء.¹⁷

حلول التبريد المباشر للشريحة تتعامل الآن مع ما يصل إلى 1,600 واط لكل مكوّن، مما يتيح كثافة خوادم أعلى بنسبة 58% مقارنة بالتبريد الهوائي مع تقليل استهلاك طاقة البنية التحتية بنسبة 40%.¹⁸ نظام Supermicro DLC-2 الممكّن لـ NVIDIA HGX B200 يلتقط ما يصل إلى 98% من حرارة النظام من خلال التبريد السائل لوحدات المعالجة المركزية ووحدات GPU ووحدات DIMM ومحولات PCIe ومنظمات الجهد ووحدات الإمداد بالطاقة، مما يتيح تشغيل مركز بيانات هادئ بمستويات ضوضاء منخفضة تصل إلى 50 ديسيبل.¹⁹

حققت Accelsius إنجازين حراريين بتقنية NeuCool الخاصة بها: التبريد الناجح لـ 4,500 واط لكل مقبس GPU والحفاظ على درجات حرارة GPU آمنة في حامل ذكاء اصطناعي محمّل بالكامل بقدرة 250 كيلوواط باستخدام مياه منشأة دافئة عند 40 درجة مئوية.²⁰ القدرة على استخدام مياه دافئة بدلاً من مياه مبردة تقلل متطلبات البنية التحتية للتبريد وتكاليف التشغيل.

التبريد الغمري يتوسع للكثافات القصوى

التبريد الغمري يغمر الخوادم في سائل عازل كهربائياً، محققاً أكثر من 100 كيلوواط لكل حامل، وفي بعض التصميمات، يصل إلى 250 كيلوواط.²¹ أنظمة مثل GRC ICEraQ تحقق قدرة تبريد تصل إلى 368 كيلوواط لكل نظام مع الحفاظ على فعالية استخدام الطاقة أقل من 1.03.²² هذا النهج يلغي المراوح بالكامل ويمكّن المشغلين من حشد 10 إلى 15 ضعف القدرة الحاسوبية في نفس المساحة.²³

سوق التبريد الغمري لمراكز البيانات بلغ 4.87 مليار دولار في 2025 وسينمو إلى 11.10 مليار دولار بحلول 2030 بمعدل نمو سنوي مركب قدره 17.91%.²⁴ الأنظمة أحادية الطور تحتفظ بأكبر حصة سوقية بسبب سهولة التركيب، لكن التصميمات ثنائية الطور تفوز بالمشاريع التجريبية حيث تثبت الكثافة القصوى والبنى الخالية من المضخات أهميتها.²⁵

مقارنة بالتبريد الهوائي التقليدي، يخفض التبريد الغمري أحادي الطور الطلب على الكهرباء بما يصل إلى النصف تقريباً، ويساهم في تخفيض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بما يصل إلى 30%، ويدعم استهلاكاً أقل للمياه بنسبة تصل إلى 99%.²⁶ مكاسب الكفاءة تُترجم مباشرة إلى وقت أسرع للإيرادات من خدمات الذكاء الاصطناعي. القدرة على تحقيق استخدام أعلى من كل قدم مربع تبقى أقوى رافعة اقتصادية تحفز التبني على النطاق الفائق.²⁷

في مايو 2025، تشاركت Intel مع Shell Global Solutions لإطلاق أول حل تبريد غمري معتمد من Intel لمعالجات Xeon من الجيل الرابع والخامس، مما يتيح إدارة حرارية عالية الأداء على نطاق الإنتاج.²⁸ هذه الشراكة تشير إلى أن التبريد الغمري وصل إلى مستويات الاعتماد والدعم التي تتطلبها عمليات النشر المؤسسية.

عمليات نشر الشركات الكبرى تضع المعايير

مجموعات Azure AI من Microsoft وعمليات نشر TPU من Google وعقد تدريب نماذج LLaMA من Meta كلها تحولت إلى التبريد السائل.²⁹ الحاسوب الفائق المتقدم للذكاء الاصطناعي من Microsoft، الذي كُشف عنه في 2025، يتميز بحوامل مبردة بالسائل حصرياً تدعم أحمال عمل تدريب GPT-Next.³⁰ التزامات الشركات الكبرى تؤكد أن التبريد السائل بنية تحتية جاهزة للإنتاج وليس تقنية تجريبية.

شحنت HPE أول حل لها من عائلة NVIDIA Blackwell، وهو GB200 NVL72، في فبراير 2025.³¹ بنت HPE سبعة من أسرع عشرة حواسيب فائقة في العالم، مما يؤسس خبرة عميقة في التبريد السائل المباشر.³² البنى المرجعية للشركة توفر مخططات لعمليات النشر المؤسسية.

البنية المرجعية من Vertiv لخوادم NVIDIA GB200 NVL72 تخفض استهلاك الطاقة السنوي بنسبة 25%، وتقلل متطلبات مساحة الحامل بنسبة 75%، وتقلص البصمة الكهربائية بنسبة 30%.³³ البنية التحتية للتبريد السائل من Schneider Electric تدعم ما يصل إلى 132 كيلوواط لكل حامل لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي GB200 NVL72.³⁴ منظومة الموردين الآن تقدم حلولاً جاهزة بدلاً من الحاجة إلى هندسة مخصصة.

طورت Meta نظام التبريد السائل المعزز بالهواء (Air-Assisted Liquid Cooling) مع Microsoft كحل هجين قابل للتعديل التحديثي.³⁵ هذا النهج مكّن Meta من البدء في دمج التبريد السائل دون إعادة هيكلة بنيتها التحتية المبردة بالهواء بالكامل، مما يوضح مسارات انتقال عملية للمؤسسات ذات المنشآت القائمة.

تحديات التعديل التحديثي تستمر

تعديل مركز بيانات قيد التشغيل لاستيعاب معالجات أكثر قوة يمثل تحديات تقنية ولوجستية كبيرة.³⁶ بعض المشغلين يستنتجون أن بناء منشآت جديدة أسهل من ترقية المنشآت القائمة.³⁷ القرار يعتمد على عمر المنشأة والعمر الإنتاجي المتبقي وحجم عمليات نشر الذكاء الاصطناعي المخططة.

التبريد السائل يتطلب بنية تحتية متخصصة تشمل وحدات توزيع السائل والألواح الباردة وخزانات الغمر ومضخات سائل التبريد.³⁸ التعديل التحديثي يتضمن تعديل حوامل الخوادم وإضافة أنظمة منع التسرب وضمان الامتثال التنظيمي.³⁹ المواقع القائمة تواجه قيوداً معمارية وبنية تحتية تتجنبها المشاريع الجديدة.

معدلات التبني المنخفضة للحلول كثيفة البنية التحتية مثل التبريد الغمري، عند 20.4% بين المواقع القائمة، تعكس القيود العملية.⁴⁰ هذه القيود تشمل التعديلات الواسعة لاستيعاب الخزانات ومحدودية مساحة الأرضية وتحديات التكامل مع البنية التحتية للطاقة والتبريد القائمة.⁴¹ المواقع القائمة تبدو أكثر ميلاً لتبني حلول تدريجية مثل التبريد السائل إلى الهواء التي تتجنب الإصلاح الشامل للبنية التحتية.⁴²

تشاركت Schneider Electric مع NVIDIA على ثلاثة تصميمات مرجعية للتعديل التحديثي لمشغلي مراكز البيانات الذين يسعون لتحسين الأداء دون إعادة تصميم المنشآت من الصفر.⁴³ التصميمات تعترف بأن معظم المؤسسات لا تستطيع بناء مراكز بيانات ذكاء اصطناعي جديدة ويجب أن تعمل ضمن القيود القائمة.

التعقيد التشغيلي يزداد

لأن الأنظمة السائلة تبرد الشرائح فقط، يظل التبريد الهوائي التكميلي يتعامل مع 20% إلى 30% من الحمل الحراري الإجمالي.⁴⁴ بنى التبريد الهجينة تتطلب خبرة تفتقر إليها العديد من المؤسسات داخلياً.⁴⁵ التحول التشغيلي يثبت أنه بنفس أهمية الترقية الميكانيكية ذاتها.

التبريد السائل يقدم متطلبات تشغيلية جديدة: كشف التسرب، التكرار الهيدروليكي، مراقبة جودة سائل التبريد، ورفع مهارات الفنيين.⁴⁶ فرق تشغيل مراكز البيانات التقليدية قد لا تمتلك خبرة في السباكة والمضخات والمبادلات الحرارية على النطاق الذي تتطلبه البنية التحتية للذكاء الاصطناعي. فجوة المهارات تؤثر على الجداول الزمنية للنشر والعمليات المستمرة.

طورت ZutaCore أنظمة تبريد سائل مباشرة للشريحة تدعم شريحة GB200 الفائقة، التي تجمع بين معالجات NVIDIA Grace ARM ووحدات GPU Blackwell.⁴⁷ حلول الطرف الثالث توسع الخيارات لكنها أيضاً تعقد إدارة الموردين وترتيبات الدعم.

مشاكل سلسلة التوريد قد تعقد خطط التبريد الهجين، وربما تتفاقم بتغييرات السياسة التجارية.⁴⁸ الزيادة السريعة في القدرة الحاسوبية تعني أن مراكز البيانات في الطليعة اليوم قد تتخلف بسرعة.⁴⁹ تصميم منشآت بسعة لكثافات الطاقة المستقبلية يثبت صعوبته عندما يستمر الهدف في التحرك.

أنماط التبني الإقليمية

أمريكا الشمالية تقود تبني السوق من خلال عمليات النشر على نطاق الإنتاج من قبل مزودي السحابة الفائقة.⁵⁰ السوق الأمريكي سينمو من 1.09 مليار دولار في 2024 إلى 6.39 مليار دولار بحلول 2034.⁵¹ استثمارات الشركات الكبرى من AWS و Google و Microsoft تدفع التبني بينما تتبعها المؤسسات.

آسيا والمحيط الهادئ تظهر أشد نمو حيث تتبنى اليابان والصين وكوريا الجنوبية مجموعات الذكاء الاصطناعي المبردة بالسائل.⁵² التبريد الهوائي التقليدي يثبت أنه باهظ التكلفة في المناخات الحارة والرطبة.⁵³ التبريد الغمري يقدم حلولاً مستدامة وفعالة في المساحة تناسب بشكل خاص الظروف الإقليمية. آسيا والمحيط الهادئ تقود سوق التبريد الغمري العالمي طوال فترة التوقعات.⁵⁴

التوزيع الجغرافي يعكس اعتبارات المناخ وتركز استثمارات البنية التحتية للذكاء الاصطناعي. المناطق ذات برامج تطوير الذكاء الاصطناعي العدوانية تدفع ابتكار التبريد بدافع الضرورة.

اعتبارات التخطيط الاستراتيجي

المؤسسات التي تخطط للبنية التحتية للذكاء الاصطناعي يجب أن تدرج التبريد السائل في قرارات المنشأة والميزانية. الاختيار بين التبريد المباشر للشريحة والتبريد الغمري يعتمد على حجم النشر وقيود التعديل التحديثي والقدرات التشغيلية.

لعمليات النشر الجديدة، يجب أن يكون التبريد السائل المواصفة الافتراضية لأي حامل يتجاوز 30 كيلوواط. التخطيط لكثافات تتجاوز 100 كيلوواط يستبق خرائط طريق GPU حتى 2027. المنشآت المصممة اليوم بدون بنية تحتية للتبريد السائل ستواجه تعديلات تحديثية مكلفة أو استبدالاً خلال سنوات.

للمنشآت القائمة، قيّم جدوى التعديل التحديثي بصدق. التصميمات المرجعية من Schneider Electric توفر نقاط بداية، لكن يظل مطلوباً عمل هندسي كبير. الأساليب الهجينة التي تضيف طبقة التبريد السائل على البنية التحتية المبردة بالهواء تقدم مسارات تدريجية للأمام.