[现场]AI时代GPU过热，用水冷降温
液冷散热系统迅速崛起
用水与液体为发烫的超级计算机和GPU降温
相比风冷噪音更小、占用空间更少
预计未来导入将扩散‥亟需提前布局
位于京畿道南杨州、专注于构建和运营人工智能（AI）全栈平台的专业企业 MKScore 办公楼里，有一间特别的房间。在这栋木结构办公楼内，安装了一套模拟数据中心环境的大型超级计算机系统。超级计算机两侧连接着管道，里面有液体流动，冷液流入、热水流出的结构。每台超级计算机上都挂满了管道。面对这套价值数千万韩元的高价电子设备，有人询问液体若发生泄漏导致故障怎么办，得到的答复是：系统经过严密设计，已充分防范此类情况。
水冷方式的优势可以立刻感受到。虽然英伟达的“H100”图形处理器（GPU）正在运转，但与其他数据中心相比，这里的噪音大小明显不同。通常参观数据中心时，手腕上的智能手表会警告噪声约为80分贝，而上月21日这里的噪声仅约为60分贝。MKScore 常务 Kim Jonghun 表示：“通过水冷式散热系统为计算机降温，因此噪音较小。”据他介绍，与利用空气散热相比，使用水或润滑油的水冷式散热方式，既能最大化提升数据中心效率，又能降低耗电量和噪音，具备多重优势。
用液体为作为电子产品的服务器降温，在过去几乎不存在。随着人工智能（AI）时代的到来，情况发生了变化。使用高发热 GPU 的服务器数量激增，使得冷却技术备受关注。这与摩托车用空气为发动机散热，而发动机体积更大的汽车则通过散热器用水降温的原理相似。根据 MKScore 的数据，一般风冷服务器平均消耗94千瓦时（kWh）电力，而采用水冷散热后，电费可节省10%以上，仅需约82千瓦时。在耗电量巨大的 AI 服务器环境中，这是一个重要优势。
英伟达最新的“Blackwell”GPU 出现后，水冷散热技术正逐渐成为行业标配。Blackwell GPU 的功耗提高到1000～1200瓦，比以往更高。与现有 H100 GPU 相比，其性能更强，但发热量的增加则是“必要之恶”。采用普通风冷方式难以有效控制这种热量。为 OpenAI 的 ChatGPT 提供计算资源的微软公司表示，其全球首批导入的 Blackwell GB200 服务器，已经率先在全球范围内采用了水冷方式。
采用水冷散热系统的超级计算机连接着软管和管道。右侧软管输送冷却液体，左侧软管则排出带走热量后升温的液体。可以轻易看出，左侧软管的温度明显高于右侧。照片=Baek Jongmin 记者提供
View original image引入水冷散热系统后，空间利用度也随之提高。可以取消设置在数据中心外部的大量冷却风扇，取而代之的是需要安装作为冷冻机冷却装置的冷水机组（Chiller）。在 MKScore 办公楼外部也摆放着特制的冷水机组。冷水机组过去主要用于冷冻仓库，如今则被用来服务尖端数据服务器。Kim 常务表示：“冷水机组也很可能出现供应瓶颈，如果不提前下单，可能无法按时拿到设备。”这番话是在提醒，如果要为今后导入新一代 GPU 进行数据中心设计，就必须及早着手准备水冷系统的导入。
与水冷竞争的方式是浸没式液体冷却。即将服务器或计算机整体浸入液体中进行散热。不过，英伟达尚未明确表示直接支持这种方式。英伟达相关负责人通过社交媒体强调，水冷散热是能够容纳下一代 GPU 服务器的数据中心的基本要求。
国内已经有采用水冷散热方式的机构，即运营国家超级计算机的韩国科学技术信息研究院（KISTI）。KISTI 目前采用的是并未将管道直接连接到计算机上的“半水冷”方式。KISTI 国家超级计算本部部长 Lee Sik 表示：“预计即将导入的第6号超级计算机，将不得不采用在系统内部直接连接管道或软管的水冷散热方式。”
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