AI算力下的吃电困局何解？联想集团“温水水冷”技术脱颖而出
AI“大力出奇迹”，算力一路狂飙，电力作为算力发挥作用的基础设施，用电能耗也水涨船高。
日前，外媒报道称，ChatGPT每天响应大约2亿个请求，在此过程中消耗了超过50万千瓦时的电力，相比之下，美国普通家庭每天消耗29千瓦时的电力，即ChatGPT每天的用电量是美国家庭用电量的1.7万多倍。该报道直指AI“吃电”的隐忧：如果不断出现新的能源消耗方式，如何实现净零排放？
在绿色低碳转型发展背景下，以生成式AI为代表的大模型训练和推理产生的用能降耗问题日益突出，绿色算力的发展势在必行，液冷服务器作为算力“降耗”的重要方向，也正迎来发展东风。
算力汹涌，能耗狂飙
当前，各种AI大模型如火如荼，推动全球算力需求呈现爆炸式增长，伴随着算力需求的增长，全球电力、功耗方面的成本不断增加。据开源证券统计，AI算力下主流芯片功耗正不断增加，如Intel的多款CPU芯片的TDP已突破350W，NVIDIA的H100系列GPU芯片TDP更是达到700W，B100 TDP或将达到1000W左右。
数据中心作为算力中枢电力消耗情况更为直观：根据国际能源署（IEA）数据，算力正在成为用电大户，数据中心的用电量已占全球总用电量的1.5%至2%，大致相当于整个英国的用电量，到2030年，这一比例预计将上升至4%。美国Uptime Institute预测，到2025年，AI业务在全球数据中心用电量中的占比将从2%猛增到10%。
大模型大算力带来的高能耗背后，是高昂的碳排放代价。据AI 初创公司Hugging Face和卡内基梅隆大学研究，从文本大模型到多模态大模型，算力需求和推理任务逐级增多，碳排放量也相应越来越高，如使用Stable Diffusion XL生成1000张图像所产生的二氧化碳排放量相当于一辆燃油车行驶4.1英里的排放量，是1000次文本分类碳排放的近1500倍。在当前多模态大模型发展水平下，其推理所产生的碳排放量也将会成指数提升。
为了解决AI算力狂飙下的能耗问题，发展低碳、节能的绿色算力成为必然，数据中心向低碳化演进，液冷服务器也有望成为行业优选。目前在双碳战略目标下，我国要求大型数据中心的PUE（电能利用效率）降低到1.3 以下（该数值越接近于1，说明能源越接近全部都用于IT设备负载上）。
在此背景下，算力厂商竞相布局绿色算力。据了解，英伟达即将推出的B100 GPU将采用液冷散热技术，且宣称其未来所有GPU产品的散热技术都将转为液冷。开源证券表示，随着AI的高速发展，CPU+GPU的异构计算服务器由于散热需求强烈，也开始逐步采用液冷制冷方式，AIGC或将加速液冷数据中心的渗透率。
可见，算力液冷市场正迎来新机遇。根据IDC数据，2023年上半年中国液冷服务器的市场规模为6.6亿美元，同比增长高达283.3%，预计到2027年，中国液冷服务器的市场规模将达到89亿美元。东吴证券测算，2025年及以后存量服务器改造为冷板式液冷市场空间为832亿元；假设2027年新增AI服务器全部采用冷板式液冷，市场规模为260亿元。
液冷服务器行业壁垒较高，但行业参与者众多，行业竞争仍较为激烈。开源证券认为，液冷行业的竞争壁垒主要体现在“技术、客户认证、运维”等综合能力上。也即布局液冷服务器，且产品技术实力雄厚的厂商将值得关注。
步入液冷时代，联想集团“温水水冷”破局高能耗
目前在液冷市场，主流玩家包括IT厂商、设备商、互联网厂商等拥有技术实力的企业。联想集团作为最全的算力基础设施和服务提供商，在液冷服务器领域是佼佼者，发展水平也位居行业第一矩阵。
从技术层面来看，液冷技术涉及冷却、制冷、温度控制算法等多个技术领域，覆盖多学科，技术门槛较高。联想集团基于多年技术沉淀，在液冷方面首创了温水水冷技术，该技术综合材料学、微生物学、流体力学、传热学等多个基础学科，能够以最佳的能耗比和经济效用实现100%服务器部件用水冷却，热移除效率最高可达98%，PUE可降低到1.1以内。
从客户认可层面来看，具备高可靠性、安全性、稳定性的产品往往是客户认证壁垒的关键。联想集团在产品层面，旗下服务器产品均有三高一低（高性能、高扩展、高可靠、低能耗）的共同特点，可为客户锻造强劲的算力引擎，在液冷技术的应用方面，其温水水冷技术广泛部署于全球不同客户，足以见客户认可度。
以德国莱布尼茨数据中心来说，其借助联想温水水冷技术，实现了90%的热能回收，后者比普通风冷系统散热效率高4000倍，年平均PUE1.1，每年可节省超过2000万欧元，节省下来的能源可为4700个德国家庭供电一年。上海交通大学的“思源一号”高性能计算集群以联想“海神”温水水冷技术，系统PUE约在1.1，可节约42%左右的电力成本。
从运维实力来看，液冷服务器容错性较低，任何一个部件发生损坏或可需要维修更换，或将对系统整体产生影响，这需要相关厂商具有较强的运维能力。联想集团依托“臻算”服务，可为客户提供全生命周期的运维服务。
目前，联想集团的温水水冷技术已迭代至第五代，拥有国内外多项专利，去年底该技术还获得了联合国授予的“能效优化赛道冠军”大奖。联想集团的温水水冷已经广泛应用于科研机构、气象、生命科学、石化和制造等多个领域，已在全球多个国家部署了7万套。
在行业趋势和温水水冷技术加持下，联想集团算力业务以“AI赋智，绿色赋能”的战略，构建了坚实的竞争壁垒。在“AI赋智”方面，联想集团纵深布局AI服务器，并打造了“联想问天”和“联想ThinkSystem”双品牌AI服务器，“绿色赋能”方面，则全面布局液冷服务器产品，以夯实产品综合实力。
AI热潮下，大模型技术的升级迭代正催化算力液冷加速发展，叠加双碳目标的推进，各行业对绿色算力的需求日益增长，带动我国液冷服务器渗透率快速提升，以联想集团为代表的算力厂商有望受益与此迎来增长新动能。