作者/星空下的夹心糖
编辑/菠菜的星空
排版/星空下的三明治
3月29日凌晨，腾讯旗下的微信和QQ产品曾出现大范围崩溃，事故原因是广州电信机房冷却系统发生故障。仓促之中，故障机房曾被迫使用冰块降温，但收效甚微。腾讯将这次事件定义为公司一级事故，多名相关人员受到处罚。
这起事故也提示我们：在人工智能、大数据及云计算等技术高速发展的今天，数据中心数量以及承担的计算量大幅增长，高热密度的环境给制冷设备带来重大挑战，极小的故障率都是不可接受的。
一、把数据中心泡在“水”里
大家可能都经历过手机、电脑过热导致性能下降的情况。数据中心看起来更庞大，但其实更脆弱。散热是数据中心的头等大事，数据中心散热消耗的电能甚至可能占到总电能的1/4以上。
随着 AI、 云计算、大数据以及区块链等技术的创新发展，作为信息基础设施的数据中心及通信设备承担的计算量越来越大，对计算效率的要求也越来越高。算力的持续增加推动通讯设备性能不断提升，芯片功耗和热流密度也在持续攀升，产品每演进一代，功率密度会攀升30-50%。目前，风冷技术（类比为吹空调）是数据中心较为成熟的冷却方案。
不过，风冷越来越不能满足数据中心的需求。
1.风冷的效率很差，且会产生冷热空气换热不均，会在服务器架之间形成局部热点；
2.为加强冷却效果，机房空调和整体服务器架的占地面积要足够大；
3.风冷设备的噪音很大，稳定性也不高，一旦发生故障后果严重。
面对风冷技术的种种问题，液冷技术逐渐走入人们视野。和风冷相比，液冷（类比为泡冷水澡）具有显著的优势，首先是散热效果好，由于冷却液和芯片直接接触，传热快速且均匀；其次，液冷能耗很低，如采用室外冷却塔，甚至可实现全年自然冷却，可节省大量能源；另外，液冷系统还具有噪音孝占地面积小等优点，液冷的整体投资成本也有竞争力。
资料来源：暖通研习会
目前液冷产品已经广泛应用于各个领域，包括电子器件的发热系统、电动车电池组件的冷却系统以及汽车部件、机械设备、光学仪器的润滑防护。液冷的方式主要有冷板式、浸没式和喷淋式三种，各种方式的比较如下表。
这其中，浸没式对数据中心来说是最佳冷却方案，降温效果最好，预计浸没式液冷数据中心的占比将从 2019 年的 18%左右提升至 2025 年的40%左右。
冷却液是液冷设备的关键。浸没式也需要更多的冷却液，从而带动冷却液行业市场的发展。根据《液冷白皮书》显示，浸没式液冷数据中心市场份额占比将从2019年18%上升到2025年40%，2025年预计达到757.1亿元。
二、冷却液为液冷技术关键材料
数据中心冷却液市场空间虽大，做起来却并不容易。冷却液虽然不像半导体产业链上光刻胶、抛光液、湿电子化学品等产品那样对性能和纯度要求严格，但依然具有很高的技术壁垒。一方面，其应用场景高端，发挥作用巨大，属于四两拨千斤的产品。另外，冷却液一旦出现问题，将对整个系统造成极其恶劣的影响，破坏内部所有电路元件，出现问题则危害极大。
由于在浸没式液冷技术中，冷却液与电子产品直接接触，对冷却液的绝缘性、传热性等性能有严格的要求。理想的浸没式冷却液需满足以下技术指标。首先，冷却液要有良好的热传递能力，毕竟这是冷却液的看家本领；其次，冷却液要有良好的电学性能，介电常数要小，否则高频率电子部件和连接器会损失信号。冷却液绝缘性能要好，否则有被击穿的风险；另外，冷却液本身物理性能也要好，要低表面张力、低黏度，而且沸点不能太低；最后，冷却液要安全环保，对人体无毒，对环境友好，公众不可能再允许臭氧层空洞再次发生。下表展示了美国科慕公司的产品 Vertrel XF的产品性能。
美国科慕公司的产品 Vertrel XF的产品性能 资料来源：知网
目前的研究经验表明：介电常数、全球变暖潜能、绝缘性能指标等指标难以同时满足。因此，这些指标成为开发浸没式冷却液成败的关键指标。
目前被加入备选方案的冷却液类型有水、芳香族物质、硅酸酯、脂肪族化合物、有机硅类物质、碳氟类化合物等。其中，氟化液是当前的技术主流。不过，氟化液包含的种类甚多，单单从分子结构上就可以分为氢氟饱和化合物、氢氟不饱和化合物、全氟饱和化合物、全氟不饱和化合物等四种，每类下又可以细分为成百上千种产品，目前尚未有绝对优势的产品出现，鹿死谁手尚不可知。
氟化液是一种含氟精细化学品。上游包括氟化工行业（萤石、氢氟酸等）、原材料（硫酸、盐酸、氢氧化钠等），产业链下游应用领域已经涉及半导体冷却板的冷却、数据中心的浸入式冷却、航空电子设备的喷雾冷却等，还包括线路板清洗、金属腐蚀、电镀等。氟化液和制冷剂共享产业链，当前，制冷剂公司纷纷摩拳擦掌，随时准备下常下图展示了氟化液的上下游情况。
资料来源：氟务在线
三、爆发，需要一个奇点
从全球市场竞争格局来看，数据中心冷却液市场长期被国外企业占据。高性能电子氟化液适用于大数据中心换热所需的冷却介质及尖端产业、电子流体，该生产技术曾长期被国外垄断。国外生产电子氟化液的企业主要有3M、苏威、旭硝子等，上述企业占据了全世界绝大多数市场份额。
目前我国浸没式液冷市场处于初期发展阶段，市场上的浸没式冷却液多为进口，价格昂贵，一公斤平均要50元，难以被数据中心大规模使用。随着氟化液国产化进程的推进，预计未来可有效满足国内冷却市场需求，冷却液成本降低会也进一步推动浸没冷却法市场规模扩大。
当前，国内数据中心冷却液处于爆发的前夜。一方面，数据中心对液冷技术的认知还需要提升，现有的风冷设备更换成液冷也有一定的难度；另一方面，液冷技术本身还需要进一步提升，就冷却液行业而言，当前产品形态尚未完全定型，行业标准尚未确立，产能建设和国产替代都还有一段不远不近的道路要走。
注：本文不构成任何投资建议。股市有风险，入市需谨慎。没有买卖就没有伤害。
