Flüssigkühlung wird zum Standard: 2025 markiert den Wendepunkt für KI-Infrastruktur

1. Dez. 2025 Geschrieben von Blake Crosley

2025 ist das Jahr, in dem Flüssigkühlung von Spitzentechnologie zum Standard wurde. Nicht mehr auf Boutique-Installationen oder experimentelle Designs beschränkt, ist Flüssigkühlung zu einem entscheidenden Wegbereiter für KI-Infrastruktur geworden.¹ Der Markt für Immersionskühlung in Rechenzentren erreichte 2025 4,87 Milliarden US-Dollar und soll bis 2030 mit einer CAGR von 17,91 % auf 11,10 Milliarden US-Dollar anwachsen.² Diese Verschiebung spiegelt grundlegende Veränderungen in der GPU-Leistungsdichte wider, die Luftkühlung für KI-Workloads unzureichend machen.

Zur Jahresmitte 2025 wurde der Übergang zur Flüssigkühlung operativ, strategisch, vollständig kapitalisiert und in die Infrastruktur-Roadmaps der ambitioniertesten Akteure der Branche eingebettet.³ Hyperscaler wie Google, Meta, AWS und Microsoft führen flüssigkeitsgekühlte Umgebungen in ihren neuesten Einrichtungen ein, bedingt durch erhöhte Leistungsdichten durch KI-Workloads und HPC.⁴

Treiber der Leistungsdichte

Der GPU-Stromverbrauch hat die Kapazitäten der Luftkühlung für dichte KI-Installationen überschritten.

Aktuelle Rack-Dichten

Die durchschnittliche Rack-Leistungsdichte in Rechenzentren stieg zwischen 2022 und 2024 um 38 %, wobei die Leistungsdichten in KI-Clustern nun 80 kW bis 120 kW erreichen.⁵ NVIDIA Blackwell Rack-Designs erreichen Spitzendichten von 132 kW, wobei zukünftige Blackwell Ultra und Rubin Server 250 bis 900 kW pro Rack benötigen.⁶

Luftkühlung kann Wärme bei diesen Leistungsdichten nicht effizient abführen. Die Physik der konvektiven Wärmeübertragung begrenzt die Effektivität der Luftkühlung unabhängig von Lüftergeschwindigkeiten oder der Kapazität von Klimaanlagen. Flüssigkühlung bietet grundlegend überlegene Wärmeübertragungskoeffizienten, die einen Hochdichtebetrieb ermöglichen.

Thermische Anforderungen von GPUs

Moderne GPUs erfordern präzise Temperaturkontrolle für optimale Leistung und Zuverlässigkeit. Thermisches Throttling reduziert die Leistung, wenn die Temperaturen die Spezifikationen überschreiten. Konstante Kühlung gewährleistet anhaltende Leistung unter hoher Last.

Flüssigkühlung liefert konstantere Temperaturen als Luftkühlung. Direct-to-Chip-Flüssigkühlung führt Wärme direkt an der Quelle ab, anstatt sich auf Luftzirkulation durch komplexe Servergeometrien zu verlassen. Diese Konstanz unterstützt vorhersagbare Leistung für anspruchsvolle KI-Workloads.

Technologielandschaft

Verschiedene Flüssigkühlungstechnologien adressieren unterschiedliche Anforderungen und Einsatzszenarien.

Direct-to-Chip-Kühlung

Direct-to-Chip-Flüssigkühlung zirkuliert Kühlmittel durch Kaltplatten, die direkt an GPUs und anderen wärmeerzeugenden Komponenten befestigt sind. Dieser Ansatz bietet gezielte Kühlung für die leistungsstärksten Komponenten, während die Luftkühlung für Komponenten mit geringerer Leistung beibehalten wird.

Supermicro hat NVIDIA Blackwell Rack-Scale-Lösungen mit 250 kW Coolant Distribution Units veröffentlicht und damit die bisherige Kapazität verdoppelt.⁷ Die erhöhte CDU-Kapazität spiegelt die steigenden GPU-Leistungsanforderungen wider. Direct-to-Chip-Lösungen skalieren mit GPU-Generationen.

Immersionskühlung

Einphasen-Immersion taucht Server in dielektrische Flüssigkeit, die Wärme durch direkten Kontakt absorbiert. Dieser Ansatz eliminiert Lüfter und Luftstrommanagement und bietet gleichmäßige Kühlung. Submers SmartPod erreicht 140 kW pro Rack mit einem PUE zwischen 1,03 und 1,1, verglichen mit dem globalen Durchschnitt von 1,6 bis 1,9 für traditionelle luftgekühlte Einrichtungen.⁸

Zweiphasen-Immersion verdampft dielektrische Flüssigkeit auf heißen Oberflächen, wobei der Dampf kondensiert und zur Flüssigkeitsreserve zurückkehrt. Der Phasenwechsel bietet überlegene Wärmeübertragung. Microsoft testete Zweiphasen-Immersion für KI-Trainingscluster und berichtete von 30 % Energieeffizienzgewinn und erhöhter Hardware-Zuverlässigkeit.⁹

Rear-Door Heat Exchanger

Rear-Door Heat Exchanger erfassen Abwärme am Rack-Auslass und bieten eine Übergangsoption für Einrichtungen mit luftgekühlter Infrastruktur. Dieser Ansatz reduziert die Kühllast der Einrichtung, ohne Modifikationen auf Serverebene zu erfordern. Die Technologie überbrückt den Übergang von Luft- zu Flüssigkühlung während der Umstellung von Einrichtungen.

Entwicklungsdynamik

Große Installationen im Jahr 2025 demonstrieren die Marktreife der Flüssigkühlung.

Herstellerpartnerschaften

Im Februar 2025 ging Asperitas eine Partnerschaft mit Cisco im Rahmen der Cisco Engineering Alliance ein und kombinierte Immersionskühlungstechnologien mit Ciscos Unified Compute System.¹⁰ Die Partnerschaft validiert Immersionskühlung für Enterprise-Installationen jenseits des Hyperscale-Bereichs.

Im Februar 2025 expandierte Submer in das Rechenzentrumsdesign, den Bau und die Dienstleistungen, um die Entwicklung von KI-Infrastruktur zu ermöglichen.¹¹ Die Expansion vom Kühlungsanbieter zum Infrastrukturanbieter spiegelt die zentrale Rolle der Flüssigkühlung in KI-Rechenzentren wider.

Im März 2025 eröffnete LiquidStack seinen Hauptsitz in Carrollton, Texas, und verdreifachte die Produktionskapazität.¹² Die Kapazitätserweiterung reagiert auf eine Nachfrage, die die bisherige Produktionskapazität überstieg.

Regionale Akzeptanz

Nordamerika verankert die Einführung durch produktionsreife Rollouts bei Hyperscale-Cloud-Anbietern. Etablierte Rechenzentrumsstandorte in Virginia, Texas und Oregon sehen Flüssigkühlung als Standard für neue KI-fähige Einrichtungen.

Der asiatisch-pazifische Raum zeigt das steilste Wachstum, da Japan, China und Südkorea flüssigkeitsgekühlte KI-Cluster vorantreiben. Die Region soll von 2025 bis 2030 mit 23,2 % die höchste CAGR verzeichnen.¹³ Staatliche KI-Initiativen treiben die schnelle Einführung flüssigkeitsgekühlter Infrastruktur voran.

Planungsimplikationen

Organisationen, die KI-Infrastruktur planen, sollten die Anforderungen an Flüssigkühlung für aktuelle und zukünftige Installationen evaluieren.

Neubau von Einrichtungen

Neue KI-fähige Einrichtungen sollten Flüssigkühlungsinfrastruktur von der Designphase an integrieren. Nachrüstung ist wesentlich teurer und störender als die anfängliche Integration im Design. Einrichtungsdesigns sollten sowohl Direct-to-Chip- als auch Immersionsoptionen berücksichtigen.

Platzierung der Coolant Distribution Units, Rohrleitungswege und Bodenbelastung für flüssigkeitsgefüllte Racks erfordern frühe Designentscheidungen. Die mechanischen Systeme der Einrichtung müssen die Wärmeabfuhr der Flüssigkühlung neben oder anstelle traditioneller Kältemaschinen unterstützen.

Anpassung bestehender Einrichtungen

Bestehende Einrichtungen stehen vor schwierigeren Entscheidungen bezüglich der Einführung von Flüssigkühlung. Nachrüstkosten und betriebliche Störungen müssen gegen die Fortsetzung der Luftkühlung mit Dichtebeschränkungen abgewogen werden. Einige Einrichtungen unterstützen möglicherweise wirtschaftlich keine Nachrüstung mit Flüssigkühlung.

Hybridansätze, bei denen Flüssigkühlung für neue KI-Infrastruktur eingesetzt wird, während Luftkühlung für Legacy-Workloads beibehalten wird, bieten Übergangspfade. Der Hybridansatz begrenzt den Nachrüstungsumfang und ermöglicht gleichzeitig die Unterstützung von KI-Workloads.

Operative Fähigkeiten

Flüssigkühlung führt betriebliche Anforderungen ein, die über das traditionelle Rechenzentrumsmanagement hinausgehen. Kühlmittelqualitätsüberwachung, Leckageerkennung und spezialisierte Wartungsverfahren erfordern Schulung und Werkzeuge. Betriebsteams benötigen Flüssigkühlungsexpertise.

Introls Netzwerk von 550 Feldtechnikern unterstützt Organisationen bei der Implementierung von Flüssigkühlungsinfrastruktur für KI-Installationen.¹⁴ Das Unternehmen belegte 2025 Platz 14 auf der Inc. 5000 Liste mit 9.594 % Dreijahreswachstum.¹⁵

Professionelle Installation an 257 globalen Standorten gewährleistet Best Practices für Flüssigkühlung unabhängig von der Geografie.¹⁶ Implementierungsexpertise reduziert Risiken während Technologieübergängen.

Entscheidungsrahmen: Kühltechnologie nach Workload

Handlungsschritte: 1. Aktuelle Dichte prüfen: Tatsächlichen vs. potenziellen Rack-Stromverbrauch messen 2. GPU-Roadmap projizieren: 2-3-fache aktuelle Dichte innerhalb von 3 Jahren einplanen 3. Einrichtungsbeschränkungen evaluieren: Machbarkeit der Nachrüstung vs. Neubau bewerten 4. Operative Expertise aufbauen: Teams vor der Installation in Flüssigkühlungsbetrieb schulen

Technologievergleich

Kernaussagen

Für Einrichtungsplaner: - Flüssigkühlungsmarkt: 4,87 Mrd. $ (2025) → 11,1 Mrd. $ (2030) bei 17,91 % CAGR - Luftkühlung physikalisch unzureichend über 50 kW/Rack - Neue KI-Einrichtungen sollten Flüssigkühlung von der Designphase an integrieren

Für Infrastrukturteams: - Direct-to-Chip: skaliert mit GPU-Generationen, zielt auf die heißesten Komponenten - Immersion: PUE 1,03-1,1 vs. 1,6-1,9 für Luftkühlung (30 %+ Energieeinsparung) - Asiatisch-pazifischer Raum wächst am schnellsten (23,2 % CAGR) durch staatliche KI-Initiativen

Für die Beschaffung: - Supermicro: 250 kW CDU für Blackwell Rack-Scale-Lösungen - Submer SmartPod: 140 kW/Rack bei PUE 1,03-1,1 - LiquidStack: verdreifachte Produktionskapazität zur Nachfragedeckung

Ausblick

Flüssigkühlung hat sich von einer aufkommenden Technologie zur Infrastruktur-Baseline für KI-Installationen entwickelt. Organisationen, die KI-Infrastruktur ohne Flüssigkühlungsfähigkeit planen, riskieren Installationsbeschränkungen, da die GPU-Leistung weiter steigt.

Der wirtschaftliche und operative Fall für Flüssigkühlung verstärkt sich mit jeder GPU-Generation. Frühe Einführung bietet operative Erfahrung und vermeidet überstürzte Übergänge, wenn die Luftkühlung an harte Grenzen stößt. 2025 markiert das Jahr, in dem Flüssigkühlung für ernsthafte KI-Infrastruktur unvermeidlich statt optional wurde.

Referenzen

Dringlichkeit: Hoch — Technologieübergang mit unmittelbaren Planungsimplikationen Wortanzahl: ~1.800