ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวกลายเป็นมาตรฐานใหม่: ปี 2025 คือจุดเปลี่ยนสำคัญของโครงสร้างพื้นฐาน AI

10 ธ.ค. 2025 เขียนโดย Blake Crosley

ปี 2025 คือปีที่ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวเปลี่ยนจากเทคโนโลยีล้ำสมัยกลายเป็นมาตรฐานพื้นฐาน ไม่ใช่แค่การติดตั้งเฉพาะทางหรือการออกแบบทดลองอีกต่อไป ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวได้กลายเป็นปัจจัยสำคัญที่ขาดไม่ได้สำหรับโครงสร้างพื้นฐาน AI¹ ตลาดระบบระบายความร้อนแบบจุ่มแช่สำหรับศูนย์ข้อมูลมีมูลค่าถึง 4.87 พันล้านดอลลาร์ในปี 2025 และคาดว่าจะเติบโตถึง 11.10 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2030 ด้วยอัตราการเติบโตเฉลี่ยสะสม (CAGR) 17.91%² การเปลี่ยนแปลงนี้สะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานในความหนาแน่นพลังงานของ GPU ที่ทำให้การระบายความร้อนด้วยอากาศไม่เพียงพอสำหรับงาน AI

ณ ช่วงกลางปี 2025 การเปลี่ยนผ่านสู่ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวได้กลายเป็นทั้งการปฏิบัติการ กลยุทธ์ การลงทุนเต็มรูปแบบ และถูกบรรจุในแผนโครงสร้างพื้นฐานของผู้เล่นที่มีความทะเยอทะยานที่สุดในอุตสาหกรรม³ Hyperscaler อย่าง Google, Meta, AWS และ Microsoft กำลังเปิดตัวสภาพแวดล้อมที่ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวในศูนย์ข้อมูลใหม่ล่าสุด เนื่องจากความหนาแน่นพลังงานที่เพิ่มขึ้นจากงาน AI และ HPC⁴

ปัจจัยขับเคลื่อนความหนาแน่นพลังงาน

การใช้พลังงานของ GPU ได้เพิ่มขึ้นเกินขีดความสามารถของการระบายความร้อนด้วยอากาศสำหรับการติดตั้ง AI ที่มีความหนาแน่นสูง

ความหนาแน่นพลังงานต่อ Rack ในปัจจุบัน

ความหนาแน่นพลังงานเฉลี่ยต่อ Rack ในศูนย์ข้อมูลเพิ่มขึ้น 38% ตั้งแต่ปี 2022 ถึง 2024 โดยปัจจุบันความหนาแน่นพลังงานสูงถึง 80 kW ถึง 120 kW ใน AI cluster⁵ การออกแบบ Rack ของ NVIDIA Blackwell มีความหนาแน่นสูงสุดถึง 132 kW โดยเซิร์ฟเวอร์ Blackwell Ultra และ Rubin ในอนาคตจะต้องการ 250 ถึง 900 kW ต่อ Rack⁶

การระบายความร้อนด้วยอากาศไม่สามารถระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ความหนาแน่นพลังงานระดับนี้ ฟิสิกส์ของการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนจำกัดประสิทธิภาพของการระบายความร้อนด้วยอากาศ ไม่ว่าจะเพิ่มความเร็วพัดลมหรือกำลังของระบบจัดการอากาศมากเพียงใด ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวให้สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่เหนือกว่าโดยพื้นฐาน ทำให้สามารถทำงานที่ความหนาแน่นสูงได้

ข้อกำหนดด้านความร้อนของ GPU

GPU สมัยใหม่ต้องการการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำเพื่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือที่ดีที่สุด Thermal throttling จะลดประสิทธิภาพเมื่ออุณหภูมิเกินข้อกำหนด การระบายความร้อนที่คงที่ช่วยรักษาประสิทธิภาพที่ยั่งยืนภายใต้ภาระงานหนัก

ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวให้อุณหภูมิที่คงที่กว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศ ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบ Direct-to-chip ระบายความร้อนจากแหล่งกำเนิดโดยตรง แทนที่จะพึ่งพาการหมุนเวียนอากาศผ่านรูปทรงเซิร์ฟเวอร์ที่ซับซ้อน ความคงที่นี้รองรับประสิทธิภาพที่คาดการณ์ได้สำหรับงาน AI ที่ต้องการมาก

ภูมิทัศน์เทคโนโลยี

เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวหลายแบบตอบสนองความต้องการและบริบทการติดตั้งที่แตกต่างกัน

ระบบระบายความร้อน Direct-to-chip

ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบ Direct-to-chip หมุนเวียนสารหล่อเย็นผ่าน Cold plate ที่ติดตั้งโดยตรงกับ GPU และส่วนประกอบที่สร้างความร้อนอื่นๆ วิธีนี้ให้การระบายความร้อนเฉพาะจุดสำหรับส่วนประกอบที่ใช้พลังงานสูงสุด ในขณะที่ยังคงใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศสำหรับส่วนประกอบที่ใช้พลังงานต่ำกว่า

Supermicro เปิดตัวโซลูชันระดับ Rack ของ NVIDIA Blackwell พร้อมหน่วยกระจายสารหล่อเย็น 250 kW ซึ่งเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าจากความจุก่อนหน้า⁷ การเพิ่มความจุ CDU สะท้อนถึงข้อกำหนดพลังงาน GPU ที่เพิ่มขึ้น โซลูชัน Direct-to-chip ขยายขนาดได้ตาม GPU รุ่นต่างๆ

ระบบระบายความร้อนแบบจุ่มแช่

การจุ่มแช่แบบ Single-phase จุ่มเซิร์ฟเวอร์ในของเหลว Dielectric ที่ดูดซับความร้อนผ่านการสัมผัสโดยตรง วิธีนี้ไม่ต้องใช้พัดลมและการจัดการการไหลของอากาศ ในขณะที่ให้การระบายความร้อนที่สม่ำเสมอ SmartPod ของ Submer บรรลุ 140 kW ต่อ Rack ด้วย PUE ระหว่าง 1.03 ถึง 1.1 เมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยทั่วโลก 1.6 ถึง 1.9 สำหรับศูนย์ข้อมูลแบบดั้งเดิมที่ใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศ⁸

การจุ่มแช่แบบ Two-phase ทำให้ของเหลว Dielectric เดือดบนพื้นผิวร้อน โดยไอจะควบแน่นเพื่อกลับสู่แอ่งของเหลว การเปลี่ยนสถานะให้การถ่ายเทความร้อนที่เหนือกว่า Microsoft ทดสอบการจุ่มแช่แบบ Two-phase สำหรับ AI training cluster โดยรายงานว่าประหยัดพลังงานได้ 30% และเพิ่มความน่าเชื่อถือของฮาร์ดแวร์⁹

อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบประตูหลัง

อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบประตูหลังจับความร้อนเหลือทิ้งที่ทางออกของ Rack เป็นทางเลือกสำหรับการเปลี่ยนผ่านของศูนย์ข้อมูลที่มีโครงสร้างพื้นฐานระบายความร้อนด้วยอากาศ วิธีนี้ลดภาระการระบายความร้อนของศูนย์ข้อมูลโดยไม่ต้องแก้ไขระดับเซิร์ฟเวอร์ เทคโนโลยีนี้เป็นสะพานเชื่อมจากการระบายความร้อนด้วยอากาศสู่การระบายความร้อนด้วยของเหลวในระหว่างการเปลี่ยนผ่านของศูนย์ข้อมูล

โมเมนตัมการติดตั้ง

การติดตั้งสำคัญในปี 2025 แสดงให้เห็นว่าระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวกลายเป็นมาตรฐานแล้ว

ความร่วมมือของผู้ผลิต

ในเดือนกุมภาพันธ์ 2025 Asperitas ร่วมมือกับ Cisco ในฐานะส่วนหนึ่งของ Cisco Engineering Alliance โดยรวมเทคโนโลยีระบายความร้อนแบบจุ่มแช่เข้ากับ Cisco Unified Compute System¹⁰ ความร่วมมือนี้ยืนยันระบบระบายความร้อนแบบจุ่มแช่สำหรับการติดตั้งระดับองค์กรนอกเหนือจาก Hyperscale

ในเดือนกุมภาพันธ์ 2025 Submer ขยายธุรกิจเข้าสู่การออกแบบ ก่อสร้าง และบริการศูนย์ข้อมูลเพื่อสนับสนุนการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน AI¹¹ การขยายจากผู้ผลิตระบบระบายความร้อนสู่ผู้ให้บริการโครงสร้างพื้นฐานสะท้อนถึงบทบาทสำคัญของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวในศูนย์ข้อมูล AI

ในเดือนมีนาคม 2025 LiquidStack เปิดสำนักงานใหญ่ที่ Carrollton รัฐ Texas ซึ่งเพิ่มกำลังการผลิตเป็นสามเท่า¹² การขยายกำลังการผลิตตอบสนองต่อความต้องการที่เกินขีดความสามารถการผลิตก่อนหน้า

การยอมรับในระดับภูมิภาค

อเมริกาเหนือเป็นผู้นำการยอมรับผ่านการเปิดตัวระดับการผลิตโดยผู้ให้บริการ Cloud ระดับ Hyperscale ตลาดศูนย์ข้อมูลที่มั่นคงใน Virginia, Texas และ Oregon เห็นว่าระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวกลายเป็นมาตรฐานสำหรับศูนย์ข้อมูลใหม่ที่รองรับ AI

เอเชียแปซิฟิกแสดงการเติบโตที่สูงที่สุดเนื่องจากญี่ปุ่น จีน และเกาหลีใต้สนับสนุน AI cluster ที่ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว ภูมิภาคนี้คาดว่าจะมี CAGR สูงสุดที่ 23.2% ตั้งแต่ปี 2025 ถึง 2030¹³ โครงการ AI ของรัฐบาลขับเคลื่อนการติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานที่ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวอย่างรวดเร็ว

ผลกระทบต่อการวางแผน

องค์กรที่วางแผนโครงสร้างพื้นฐาน AI ควรประเมินข้อกำหนดระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับการติดตั้งปัจจุบันและอนาคต

การออกแบบศูนย์ข้อมูลใหม่

ศูนย์ข้อมูลใหม่ที่รองรับ AI ควรรวมโครงสร้างพื้นฐานระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ การดัดแปลงภายหลังมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าและก่อให้เกิดการหยุดชะงักมากกว่าการรวมไว้ในการออกแบบเริ่มต้น การออกแบบศูนย์ข้อมูลควรรองรับทั้งตัวเลือก Direct-to-chip และการจุ่มแช่

การวางตำแหน่งหน่วยกระจายสารหล่อเย็น เส้นทางท่อ และความสามารถในการรับน้ำหนักพื้นสำหรับ Rack ที่เต็มไปด้วยของเหลวต้องการการตัดสินใจตั้งแต่เนิ่นๆ ระบบเครื่องกลของศูนย์ข้อมูลต้องรองรับการระบายความร้อนจากระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวควบคู่หรือแทนที่เครื่องทำความเย็นแบบดั้งเดิม

การปรับปรุงศูนย์ข้อมูลที่มีอยู่

ศูนย์ข้อมูลที่มีอยู่ต้องเผชิญกับการตัดสินใจที่ยากกว่าเกี่ยวกับการนำระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวมาใช้ ต้องชั่งน้ำหนักระหว่างค่าใช้จ่ายในการดัดแปลงและการหยุดชะงักในการดำเนินงานกับการใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศต่อไปพร้อมข้อจำกัดด้านความหนาแน่น บางศูนย์ข้อมูลอาจไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจในการดัดแปลงให้รองรับระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว

แนวทางแบบผสมผสานที่ติดตั้งระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับโครงสร้างพื้นฐาน AI ใหม่ในขณะที่ยังคงใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศสำหรับงานเก่าเป็นเส้นทางการเปลี่ยนผ่าน แนวทางผสมผสานจำกัดขอบเขตการดัดแปลงในขณะที่ยังสามารถรองรับงาน AI ได้

ความสามารถในการดำเนินงาน

ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวนำเสนอข้อกำหนดการดำเนินงานที่นอกเหนือจากการจัดการศูนย์ข้อมูลแบบดั้งเดิม การตรวจสอบคุณภาพสารหล่อเย็น การตรวจจับการรั่วไหล และขั้นตอนการบำรุงรักษาเฉพาะทางต้องการการฝึกอบรมและเครื่องมือ ทีมปฏิบัติการต้องมีความเชี่ยวชาญด้านระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว

เครือข่ายวิศวกรภาคสนาม 550 คนของ Introl สนับสนุนองค์กรที่ติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับการติดตั้ง AI¹⁴ บริษัทติดอันดับที่ 14 ใน Inc. 5000 ประจำปี 2025 ด้วยการเติบโต 9,594% ในสามปี¹⁵

การติดตั้งอย่างมืออาชีพใน 257 สถานที่ทั่วโลก รับประกันแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวไม่ว่าจะอยู่ที่ใด¹⁶ ความเชี่ยวชาญในการติดตั้งลดความเสี่ยงในระหว่างการเปลี่ยนผ่านเทคโนโลยี

กรอบการตัดสินใจ: เทคโนโลยีระบายความร้อนตามประเภทงาน

ขั้นตอนที่ปฏิบัติได้: 1. ตรวจสอบความหนาแน่นปัจจุบัน: วัดการใช้พลังงานต่อ Rack จริงเทียบกับศักยภาพ 2. คาดการณ์แผน GPU: วางแผนสำหรับความหนาแน่น 2-3 เท่าของปัจจุบันภายใน 3 ปี 3. ประเมินข้อจำกัดของศูนย์ข้อมูล: ประเมินความเป็นไปได้ในการดัดแปลงเทียบกับการก่อสร้างใหม่ 4. สร้างความเชี่ยวชาญในการดำเนินงาน: ฝึกอบรมทีมเกี่ยวกับการดำเนินงานระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวก่อนการติดตั้ง

การเปรียบเทียบเทคโนโลยี

ประเด็นสำคัญ

สำหรับผู้วางแผนศูนย์ข้อมูล: - ตลาดระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว: 4.87 พันล้านดอลลาร์ (2025) → 11.1 พันล้านดอลลาร์ (2030) ด้วย CAGR 17.91% - การระบายความร้อนด้วยอากาศไม่เพียงพอทางกายภาพเกิน 50 kW/rack - ศูนย์ข้อมูล AI ใหม่ควรรวมระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบ

สำหรับทีมโครงสร้างพื้นฐาน: - Direct-to-chip: ขยายขนาดได้ตาม GPU รุ่นต่างๆ เป้าหมายส่วนประกอบที่ร้อนที่สุด - การจุ่มแช่: PUE 1.03-1.1 เทียบกับ 1.6-1.9 สำหรับการระบายความร้อนด้วยอากาศ (ประหยัดพลังงานมากกว่า 30%) - เอเชียแปซิฟิกเติบโตเร็วที่สุด (CAGR 23.2%) ขับเคลื่อนโดยโครงการ AI ของรัฐบาล

สำหรับการจัดซื้อ: - Supermicro: CDU 250 kW สำหรับโซลูชันระดับ Rack ของ Blackwell - Submer SmartPod: 140 kW/rack ด้วย PUE 1.03-1.1 - LiquidStack: เพิ่มกำลังการผลิตเป็นสามเท่าเพื่อตอบสนองความต้องการ

แนวโน้ม

ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวได้เปลี่ยนผ่านจากเทคโนโลยีใหม่สู่มาตรฐานพื้นฐานสำหรับการติดตั้ง AI องค์กรที่วางแผนโครงสร้างพื้นฐาน AI โดยไม่มีความสามารถด้านระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวเสี่ยงต่อข้อจำกัดในการติดตั้งเมื่อพลังงาน GPU ยังคงเพิ่มขึ้น

กรณีทางเศรษฐกิจและการดำเนินงานสำหรับระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแข็งแกร่งขึ้นในทุก GPU รุ่นใหม่ การนำมาใช้ตั้งแต่เนิ่นๆ ให้ประสบการณ์การดำเนินงานและหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนผ่านเร่งด่วนเมื่อการระบายความร้อนด้วยอากาศถึงขีดจำกัด ปี 2025 คือปีที่ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวกลายเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้แทนที่จะเป็นทางเลือกสำหรับโครงสร้างพื้นฐาน AI ที่จริงจัง

แหล่งอ้างอิง

ความเร่งด่วน: สูง — การเปลี่ยนผ่านเทคโนโลยีที่มีผลกระทบต่อการวางแผนทันที จำนวนคำ: ~1,800