Làm Mát Bằng Chất Lỏng Trở Thành Xu Hướng Chủ Đạo: 2025 Đánh Dấu Bước Ngoặt Cho Hạ Tầng AI
Ngày 10 tháng 12 năm 2025 Tác giả: Blake Crosley
2025 là năm làm mát bằng chất lỏng chuyển từ công nghệ tiên phong sang tiêu chuẩn cơ bản. Không còn giới hạn trong các triển khai quy mô nhỏ hoặc thiết kế thử nghiệm, làm mát bằng chất lỏng đã trở thành yếu tố then chốt cho hạ tầng AI.1 Thị trường làm mát nhúng trung tâm dữ liệu đạt 4,87 tỷ USD vào năm 2025 và dự kiến đạt 11,10 tỷ USD vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) 17,91%.2 Sự chuyển đổi này phản ánh những thay đổi căn bản về mật độ công suất GPU khiến làm mát bằng không khí không còn đủ đáp ứng cho các khối lượng công việc AI.
Đến giữa năm 2025, quá trình chuyển đổi sang làm mát bằng chất lỏng đã trở nên vận hành được, mang tính chiến lược, được đầu tư đầy đủ và được tích hợp vào lộ trình hạ tầng của các doanh nghiệp tham vọng nhất trong ngành.3 Các nhà cung cấp siêu quy mô như Google, Meta, AWS và Microsoft đang triển khai môi trường làm mát bằng chất lỏng tại các cơ sở mới nhất của họ do mật độ công suất tăng từ khối lượng công việc AI và HPC.4
Các yếu tố thúc đẩy mật độ công suất
Mức tiêu thụ năng lượng của GPU đã vượt quá khả năng làm mát bằng không khí đối với các triển khai AI mật độ cao.
Mật độ rack hiện tại
Mật độ công suất rack trung bình của trung tâm dữ liệu tăng 38% từ năm 2022 đến 2024, với mật độ công suất hiện đang đẩy lên 80 kW đến 120 kW trong các cụm AI.5 Thiết kế rack NVIDIA Blackwell đẩy mật độ đỉnh lên 132 kW, với các máy chủ Blackwell Ultra và Rubin trong tương lai yêu cầu từ 250 đến 900 kW mỗi rack.6
Làm mát bằng không khí không thể loại bỏ nhiệt hiệu quả ở các mật độ công suất này. Vật lý của truyền nhiệt đối lưu giới hạn hiệu quả làm mát bằng không khí bất kể tốc độ quạt hay công suất của bộ xử lý không khí. Làm mát bằng chất lỏng cung cấp hệ số truyền nhiệt vượt trội về cơ bản, cho phép vận hành mật độ cao.
Yêu cầu nhiệt của GPU
GPU hiện đại yêu cầu kiểm soát nhiệt độ chính xác để đạt hiệu suất và độ tin cậy tối ưu. Giảm hiệu suất do nhiệt xảy ra khi nhiệt độ vượt quá thông số kỹ thuật. Làm mát ổn định duy trì hiệu suất bền vững dưới các khối lượng công việc nặng.
Làm mát bằng chất lỏng mang lại nhiệt độ ổn định hơn so với làm mát bằng không khí. Làm mát bằng chất lỏng trực tiếp đến chip loại bỏ nhiệt tại nguồn thay vì dựa vào tuần hoàn không khí qua các cấu trúc máy chủ phức tạp. Sự ổn định này hỗ trợ hiệu suất có thể dự đoán cho các khối lượng công việc AI đòi hỏi cao.
Bối cảnh công nghệ
Nhiều công nghệ làm mát bằng chất lỏng đáp ứng các yêu cầu và bối cảnh triển khai khác nhau.
Làm mát trực tiếp đến chip
Làm mát bằng chất lỏng trực tiếp đến chip tuần hoàn chất làm mát qua các tấm lạnh gắn trực tiếp vào GPU và các linh kiện sinh nhiệt khác. Phương pháp này cung cấp làm mát có mục tiêu cho các linh kiện công suất cao nhất trong khi duy trì làm mát bằng không khí cho các phần tử công suất thấp hơn.
Supermicro đã phát hành giải pháp quy mô rack NVIDIA Blackwell với các bộ phân phối chất làm mát (CDU) 250 kW, gấp đôi công suất trước đó.7 Việc tăng công suất CDU phản ánh yêu cầu công suất GPU ngày càng tăng. Các giải pháp trực tiếp đến chip mở rộng theo các thế hệ GPU.
Làm mát nhúng
Làm mát nhúng một pha nhúng máy chủ trong chất lỏng cách điện hấp thụ nhiệt qua tiếp xúc trực tiếp. Phương pháp này loại bỏ quạt và quản lý luồng không khí trong khi cung cấp làm mát đồng đều. SmartPod của Submer đạt 140 kW mỗi rack với PUE từ 1,03 đến 1,1, so với mức trung bình toàn cầu 1,6 đến 1,9 cho các cơ sở làm mát bằng không khí truyền thống.8
Làm mát nhúng hai pha đun sôi chất lỏng cách điện trên các bề mặt nóng, với hơi ngưng tụ để quay trở lại bể chất lỏng. Sự thay đổi pha cung cấp truyền nhiệt vượt trội. Microsoft đã thử nghiệm làm mát nhúng hai pha cho các cụm huấn luyện AI, báo cáo tăng 30% hiệu quả năng lượng và tăng độ tin cậy phần cứng.9
Bộ trao đổi nhiệt cửa sau
Bộ trao đổi nhiệt cửa sau thu nhiệt thải tại đầu ra của rack, cung cấp tùy chọn chuyển đổi cho các cơ sở có hạ tầng làm mát bằng không khí. Phương pháp này giảm tải làm mát của cơ sở mà không yêu cầu sửa đổi cấp máy chủ. Công nghệ này là cầu nối từ làm mát bằng không khí sang làm mát bằng chất lỏng trong quá trình chuyển đổi cơ sở.
Đà triển khai
Các triển khai lớn năm 2025 chứng minh sự xuất hiện chính thống của làm mát bằng chất lỏng.
Quan hệ đối tác với nhà cung cấp
Vào tháng 2 năm 2025, Asperitas hợp tác với Cisco như một phần của Cisco Engineering Alliance, kết hợp công nghệ làm mát nhúng với Hệ thống Tính toán Hợp nhất của Cisco.10 Quan hệ đối tác này xác nhận làm mát nhúng cho các triển khai doanh nghiệp ngoài quy mô siêu lớn.
Vào tháng 2 năm 2025, Submer mở rộng sang thiết kế, xây dựng và dịch vụ trung tâm dữ liệu để hỗ trợ phát triển hạ tầng AI.11 Việc mở rộng từ nhà cung cấp làm mát sang nhà cung cấp hạ tầng phản ánh vai trò trung tâm của làm mát bằng chất lỏng trong các trung tâm dữ liệu AI.
Vào tháng 3 năm 2025, LiquidStack khánh thành trụ sở chính tại Carrollton, Texas, tăng gấp ba công suất sản xuất.12 Việc mở rộng công suất đáp ứng nhu cầu vượt quá khả năng sản xuất trước đó.
Áp dụng theo khu vực
Bắc Mỹ dẫn đầu việc áp dụng thông qua các triển khai quy mô sản xuất của các nhà cung cấp đám mây siêu quy mô. Các thị trường trung tâm dữ liệu đã được thiết lập tại Virginia, Texas và Oregon chứng kiến làm mát bằng chất lỏng trở thành tiêu chuẩn cho các cơ sở mới có khả năng AI.
Châu Á - Thái Bình Dương cho thấy tốc độ tăng trưởng cao nhất khi Nhật Bản, Trung Quốc và Hàn Quốc đi đầu trong các cụm AI làm mát bằng chất lỏng. Khu vực này dự kiến đạt CAGR cao nhất 23,2% từ năm 2025 đến 2030.13 Các sáng kiến AI của chính phủ thúc đẩy triển khai nhanh chóng hạ tầng làm mát bằng chất lỏng.
Hàm ý cho việc lập kế hoạch
Các tổ chức lập kế hoạch hạ tầng AI nên đánh giá các yêu cầu làm mát bằng chất lỏng cho các triển khai hiện tại và tương lai.
Thiết kế cơ sở mới
Các cơ sở mới có khả năng AI nên tích hợp hạ tầng làm mát bằng chất lỏng từ giai đoạn thiết kế. Cải tạo tốn kém hơn đáng kể và gây gián đoạn hơn so với đưa vào thiết kế ban đầu. Thiết kế cơ sở nên đáp ứng cả tùy chọn trực tiếp đến chip và nhúng.
Vị trí đặt bộ phân phối chất làm mát, tuyến đường ống và tải sàn cho các rack chứa đầy chất lỏng yêu cầu quyết định thiết kế sớm. Hệ thống cơ khí của cơ sở phải hỗ trợ loại bỏ nhiệt từ làm mát bằng chất lỏng bên cạnh hoặc thay thế các chiller truyền thống.
Thích ứng cơ sở hiện có
Các cơ sở hiện có đối mặt với quyết định khó khăn hơn về việc áp dụng làm mát bằng chất lỏng. Chi phí cải tạo và gián đoạn vận hành phải được cân nhắc so với việc tiếp tục làm mát bằng không khí với các hạn chế về mật độ. Một số cơ sở có thể không hỗ trợ kinh tế việc cải tạo làm mát bằng chất lỏng.
Các phương pháp kết hợp triển khai làm mát bằng chất lỏng cho hạ tầng AI mới trong khi duy trì làm mát bằng không khí cho các khối lượng công việc cũ cung cấp lộ trình chuyển đổi. Phương pháp kết hợp giới hạn phạm vi cải tạo trong khi cho phép hỗ trợ khối lượng công việc AI.
Năng lực vận hành
Làm mát bằng chất lỏng đưa ra các yêu cầu vận hành vượt ra ngoài quản lý trung tâm dữ liệu truyền thống. Giám sát chất lượng chất làm mát, phát hiện rò rỉ và quy trình bảo trì chuyên biệt yêu cầu đào tạo và công cụ. Các đội vận hành cần chuyên môn về làm mát bằng chất lỏng.
Mạng lưới 550 kỹ sư thực địa của Introl hỗ trợ các tổ chức triển khai hạ tầng làm mát bằng chất lỏng cho các triển khai AI.14 Công ty xếp hạng #14 trong danh sách Inc. 5000 năm 2025 với mức tăng trưởng 9.594% trong ba năm.15
Triển khai chuyên nghiệp tại 257 địa điểm toàn cầu đảm bảo các phương pháp làm mát bằng chất lỏng tốt nhất bất kể vị trí địa lý.16 Chuyên môn triển khai giảm rủi ro trong quá trình chuyển đổi công nghệ.
Khung quyết định: công nghệ làm mát theo khối lượng công việc
| Mật độ Rack | Làm mát Khuyến nghị | Mức Đầu tư |
|---|---|---|
| <20 kW | Làm mát bằng không khí đủ đáp ứng | HVAC tiêu chuẩn |
| 20-50 kW | Bộ trao đổi nhiệt cửa sau | Cải tạo vừa phải |
| 50-100 kW | Chất lỏng trực tiếp đến chip | Hạ tầng đáng kể |
| >100 kW | Làm mát nhúng | Cơ sở xây dựng mục đích |
Các bước hành động: 1. Kiểm toán mật độ hiện tại: Đo mức tiêu thụ năng lượng rack thực tế so với tiềm năng 2. Dự báo lộ trình GPU: Lập kế hoạch cho mật độ gấp 2-3 lần hiện tại trong vòng 3 năm 3. Đánh giá hạn chế cơ sở: Đánh giá khả năng cải tạo so với xây dựng mới 4. Xây dựng chuyên môn vận hành: Đào tạo đội ngũ về vận hành làm mát bằng chất lỏng trước khi triển khai
So sánh công nghệ
| Công nghệ | PUE | kW/Rack | Độ khó Cải tạo | Phù hợp nhất cho |
|---|---|---|---|---|
| Không khí truyền thống | 1,6-1,9 | <20 | N/A | Khối lượng công việc cũ |
| Bộ trao đổi nhiệt cửa sau | 1,3-1,5 | 20-40 | Thấp | Chuyển đổi |
| Trực tiếp đến chip | 1,1-1,3 | 50-250 | Trung bình | Cụm GPU |
| Nhúng một pha | 1,03-1,1 | 100-140 | Cao | Hiệu quả tối đa |
| Nhúng hai pha | <1,1 | 100-200+ | Cao | Mật độ cao nhất |
Những điểm chính
Đối với các nhà quy hoạch cơ sở: - Thị trường làm mát bằng chất lỏng: 4,87 tỷ USD (2025) → 11,1 tỷ USD (2030) với CAGR 17,91% - Làm mát bằng không khí không đủ về mặt vật lý trên 50 kW/rack - Các cơ sở AI mới nên tích hợp làm mát bằng chất lỏng từ giai đoạn thiết kế
Đối với các đội hạ tầng: - Trực tiếp đến chip: mở rộng theo các thế hệ GPU, nhắm vào các linh kiện nóng nhất - Nhúng: PUE 1,03-1,1 so với 1,6-1,9 cho làm mát bằng không khí (tiết kiệm năng lượng hơn 30%) - Châu Á - Thái Bình Dương tăng trưởng nhanh nhất (CAGR 23,2%) nhờ các sáng kiến AI của chính phủ
Đối với mua sắm: - Supermicro: CDU 250 kW cho giải pháp quy mô rack Blackwell - Submer SmartPod: 140 kW/rack với PUE 1,03-1,1 - LiquidStack: tăng gấp ba công suất sản xuất để đáp ứng nhu cầu
Triển vọng
Làm mát bằng chất lỏng đã chuyển từ công nghệ mới nổi sang tiêu chuẩn hạ tầng cơ bản cho các triển khai AI. Các tổ chức lập kế hoạch hạ tầng AI mà không có khả năng làm mát bằng chất lỏng có nguy cơ bị hạn chế triển khai khi công suất GPU tiếp tục tăng.
Lập luận kinh tế và vận hành cho làm mát bằng chất lỏng mạnh hơn với mỗi thế hệ GPU. Áp dụng sớm cung cấp kinh nghiệm vận hành và tránh các chuyển đổi vội vàng khi làm mát bằng không khí đạt đến giới hạn cứng. 2025 đánh dấu năm mà làm mát bằng chất lỏng trở nên không thể tránh khỏi thay vì tùy chọn cho hạ tầng AI nghiêm túc.
Tài liệu tham khảo
Mức độ khẩn cấp: Cao — Chuyển đổi công nghệ với hàm ý lập kế hoạch ngay lập tức Số từ: ~1.800
-
Data Center Frontier. "Liquid Cooling Comes to a Boil." 2025. https://www.datacenterfrontier.com/cooling/article/55292167/liquid-cooling-comes-to-a-boil-tracking-data-center-investment-innovation-and-infrastructure-at-the-2025-midpoint ↩
-
SkyQuest. "Data Center Liquid Immersion Cooling Market Size & Share." 2025. https://www.skyquestt.com/report/data-center-liquid-immersion-cooling-market ↩
-
Data Center Frontier. "Liquid Cooling Comes to a Boil." 2025. ↩
-
DataCenters.com. "Why Liquid Cooling Is the Future of Hyperscale Data Centers in 2025." 2025. https://www.datacenters.com/news/why-liquid-cooling-is-becoming-the-new-standard-in-hyperscale-facilities ↩
-
IEEE Spectrum. "Data Center Liquid Cooling: The AI Heat Solution." 2025. https://spectrum.ieee.org/data-center-liquid-cooling ↩
-
TrendForce. "Data Center Power Doubling? Next-Gen Efficiency & Sustainability Guide." 2025. https://www.trendforce.com/insights/data-center-power ↩
-
Data Center Frontier. "Liquid Cooling Comes to a Boil." 2025. ↩
-
Grand View Research. "Data Center Liquid Immersion Cooling Market Report." 2025. https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/data-center-liquid-immersion-cooling-market-report ↩
-
IEEE Spectrum. "Data Center Liquid Cooling: The AI Heat Solution." 2025. ↩
-
Data Center Frontier. "Liquid Cooling Comes to a Boil." 2025. ↩
-
Data Center Frontier. "Liquid Cooling Comes to a Boil." 2025. ↩
-
Data Center Frontier. "Liquid Cooling Comes to a Boil." 2025. ↩
-
Grand View Research. "Data Center Liquid Immersion Cooling Market Report." 2025. ↩
-
Introl. "Company Overview." Introl. 2025. https://introl.com ↩
-
Inc. "Inc. 5000 2025." Inc. Magazine. 2025. ↩
-
Introl. "Coverage Area." Introl. 2025. https://introl.com/coverage-area ↩
