液冷技术进入主流：2025年成为AI基础设施的转折点

2025年12月10日 作者：Blake Crosley

2025年是液冷技术从前沿实验转向基础标配的转折之年。液冷不再局限于小众部署或实验性设计，而是成为AI基础设施的关键支撑。¹ 数据中心浸没式冷却市场在2025年达到48.7亿美元，预计到2030年将达到111亿美元，年复合增长率为17.91%。² 这一转变反映了GPU功率密度的根本性变化——风冷已无法满足AI工作负载的需求。

到2025年中期，液冷转型已在运营、战略、资本配置等层面全面落地，并深度嵌入行业最具雄心的企业基础设施路线图。³ 由于AI工作负载和高性能计算带来的功率密度提升，Google、Meta、AWS和Microsoft等超大规模企业正在其最新设施中全面部署液冷环境。⁴

功率密度驱动因素

对于高密度AI部署而言，GPU功耗已超出风冷的承载能力。

当前机架密度

从2022年到2024年，数据中心平均机架功率密度增长了38%，AI集群的功率密度现已达到80 kW至120 kW。⁵ NVIDIA Blackwell机架设计的峰值密度达到132 kW，未来的Blackwell Ultra和Rubin服务器每机架需要250至900 kW。⁶

在这些功率密度下，风冷无法有效散热。对流传热的物理特性限制了风冷的效果，无论风扇转速或空气处理机组容量如何提升都无济于事。液冷提供了根本性优越的传热系数，使高密度运行成为可能。

GPU热管理需求

现代GPU需要精确的温度控制才能实现最佳性能和可靠性。当温度超过规格时，热节流会降低性能。稳定的冷却能在繁重工作负载下保持持续性能。

液冷比风冷提供更稳定的温度。直接芯片液冷从热源处带走热量，而非依赖复杂服务器几何结构中的空气循环。这种稳定性为高要求的AI工作负载提供了可预测的性能支持。

技术格局

多种液冷技术针对不同的需求和部署场景。

直接芯片冷却

直接芯片液冷通过直接连接到GPU和其他发热组件的冷板循环冷却液。该方法为最高功率组件提供针对性冷却，同时保留低功率元件的风冷。

Supermicro发布了配备250 kW冷却液分配单元的NVIDIA Blackwell机架级解决方案，容量是之前的两倍。⁷ CDU容量的提升反映了GPU功率需求的不断攀升。直接芯片解决方案随GPU迭代而扩展。

浸没式冷却

单相浸没将服务器浸入介电流体中，通过直接接触吸收热量。该方法消除了风扇和气流管理的需求，同时提供均匀冷却。Submer的SmartPod每机架可达140 kW，PUE在1.03至1.1之间，而传统风冷设施的全球平均值为1.6至1.9。⁸

两相浸没使介电流体在高温表面沸腾，蒸汽冷凝后回流到液池。相变提供了卓越的传热效果。Microsoft测试了用于AI训练集群的两相浸没技术，报告显示能效提升30%，硬件可靠性也有所提高。⁹

后门式换热器

后门式换热器在机架排风口捕获废热，为拥有风冷基础设施的设施提供过渡选项。该方法无需服务器级别的改动即可减少设施冷却负荷。这项技术在设施过渡期间充当风冷到液冷的桥梁。

部署势头

2025年的主要部署展示了液冷技术的主流化进程。

供应商合作

2025年2月，Asperitas与Cisco建立合作伙伴关系，成为Cisco Engineering Alliance的一部分，将浸没式冷却技术与Cisco的统一计算系统相结合。¹⁰ 这一合作验证了浸没式冷却在超大规模以外的企业部署中的可行性。

2025年2月，Submer进军数据中心设计、建设和服务领域，以推动AI基础设施发展。¹¹ 从冷却供应商扩展到基础设施提供商，反映了液冷在AI数据中心中的核心地位。

2025年3月，LiquidStack在德克萨斯州卡罗尔顿启用新总部，产能提升至原来的三倍。¹² 产能扩张是对需求超出原有生产能力的回应。

区域采用情况

北美通过超大规模云提供商的规模化部署巩固了其领先地位。弗吉尼亚州、德克萨斯州和俄勒冈州等成熟的数据中心市场中，液冷正成为新建AI设施的标准配置。

亚太地区呈现最快增长，日本、中国和韩国率先部署液冷AI集群。预计该地区从2025年到2030年的年复合增长率将达到最高的23.2%。¹³ 政府AI计划推动了液冷基础设施的快速部署。

规划启示

规划AI基础设施的组织应评估当前和未来部署的液冷需求。

新设施设计

新建AI设施应从设计阶段就纳入液冷基础设施。改造比初始设计时纳入要昂贵得多，且更具破坏性。设施设计应同时兼容直接芯片和浸没式两种选项。

冷却分配单元的布置、管道路线以及液冷机架的地板承载力都需要在早期做出设计决策。设施机械系统必须支持液冷散热，与传统冷水机组并行或取而代之。

现有设施改造

现有设施在液冷采用方面面临更艰难的决策。改造成本和运营中断需要与保持风冷但受限于密度之间进行权衡。某些设施可能在经济上不支持液冷改造。

混合方案——为新AI基础设施部署液冷，同时为遗留工作负载保持风冷——提供了过渡路径。混合方案限制了改造范围，同时支持AI工作负载。

运营能力

液冷引入了超出传统数据中心管理的运营要求。冷却液质量监测、泄漏检测和专业维护程序需要培训和工具。运营团队需要具备液冷专业知识。

Introl的550名现场工程师网络支持组织实施AI部署的液冷基础设施。¹⁴ 该公司以三年9,594%的增长率在2025年Inc. 5000榜单中排名第14位。¹⁵

覆盖全球257个地点的专业部署确保了液冷最佳实践不受地域限制。¹⁶ 实施专业知识降低了技术转型期间的风险。

决策框架：按工作负载选择冷却技术

可行步骤： 1. 审计当前密度：测量实际与潜在机架功耗 2. 预测GPU路线图：规划3年内密度提升2-3倍 3. 评估设施限制：评估改造可行性与新建方案 4. 建立运营专业知识：在部署前培训团队掌握液冷运营

技术对比

关键要点

设施规划者须知： - 液冷市场：48.7亿美元（2025年）→ 111亿美元（2030年），年复合增长率17.91% - 风冷在50 kW/机架以上物理上已不足够 - 新建AI设施应从设计阶段就纳入液冷

基础设施团队须知： - 直接芯片：随GPU迭代扩展，针对最热组件 - 浸没式：PUE 1.03-1.1 vs 风冷1.6-1.9（节能30%以上） - 亚太地区增长最快（年复合增长率23.2%），受政府AI计划驱动

采购须知： - Supermicro：250 kW CDU用于Blackwell机架级解决方案 - Submer SmartPod：140 kW/机架，PUE 1.03-1.1 - LiquidStack：产能提升三倍以满足需求

展望

液冷已从新兴技术转变为AI部署的基础设施标配。规划AI基础设施时未考虑液冷能力的组织，随着GPU功率持续增加，将面临部署限制的风险。

液冷的经济和运营优势随着每一代GPU的更新而增强。早期采用者获得了运营经验，避免了在风冷达到硬性极限时的仓促转型。2025年标志着液冷从"可选项"变为AI基础设施"必选项"的一年。

参考文献

分类： 基础设施与冷却 紧迫性： 高——技术转型带来即时规划影响 字数： 约1,800字