NVIDIA Rubin 液冷技术：将数据中心用水量降至接近于零

NVIDIA Rubin 实现 100% 液冷以消除耗水

NVIDIA 的 Rubin 代 AI 基础设施是首个实现 100% 液冷的技术，它移除了系统中的所有风扇，并采用了闭环液冷方法。通过允许冷却液在高达 45°C (113°F) 的温度下运行，NVIDIA 使数据中心能够从蒸发式冷却塔转向基于干式冷却器 (dry-cooler) 的设计，这可以将设施的用水量从每兆瓦每年 260 万加仑降至接近于零。

45°C 液冷的效率

提高冷却液的工作温度可以使热量更有效地排放到室外空气中，而无需使用高能耗的机械制冷机 (chillers)。这种方法提供了几个关键的操作优势：

• 能量成本降低： 行业估计表明，制冷机房温度仅提高一度，即可降低约 4% 的冷却能耗成本。一个 50 兆瓦的超大规模设施通过转向液冷基础设施，每年可节省超过 400 万美元。
• 无需制冷机运行： 在气候适宜的地区，45°C 架构允许使用室外干式冷却器 (large radiator coils) 进行“无制冷机”运行。在这些环境中，机械制冷仅在一年中极小的一部分时间内需要（在某些气候下约为 1%）。
• 性能稳定性： 尽管冷却液温度较高，但处理器仍能以全性能运行。以 45°C 进入芯片的冷却液在吸收热负荷后，通常以 55°C 离开，而冷板 (cold plates) 会将硅片保持在经过验证的操作限制范围内。

架构转变：从混合式到全液冷

传统的液冷服务器是混合系统，其中只有 GPU 和 CPU 拥有冷板，而其他组件则依赖风冷散热片。Rubin 架构重新设计了整个服务器，使其实现全液冷，这导致了几个物理和操作上的变化：

• 增加机架密度： 由于不需要为气流预留空间，全液冷服务器可以显著提高计算密度。以前占用六个机架单元 (rack units) 的系统现在可以容纳在两个单元内。
• 消除噪音： 通过移除所有冷却风扇，系统消除了传统数据中心通常达到或超过 85 分贝的噪音水平。
• 简化基础设施： 服务器采用密封的前面板，而不是空气吸入所需的穿孔面板，且冷却回路被重新设计，以便通过单个进出口将液体流向多个高功率芯片。

技术规格与实现

冷却系统使用 75% 水和 25% 丙二醇 (propylene glycol) 的混合物。液体在闭环循环中从冷却液分配单元 (CDU) 流向服务器。这种闭环设计确保了系统一旦充满，在冷却过程中就不会消耗新的水。

社区见解与考量

围绕此公告的技术讨论突出了该架构的潜在应用和剩余的挑战：

废热回收与区域供热

一些专家建议，45°C 的输出温度使数据中心成为区域供热系统的可行候选者。通过向附近的商业或住宅建筑提供余热，数据中心可以将废弃物转化为社区资产。

环境与地理约束

虽然该系统非常高效，但其有效性取决于地理位置。无需机械制冷机运行的能力取决于室外环境空气温度。在极端气候下（例如，亚利桑那州的 Phoenix），制冷机可能仍比在较凉爽的地区（例如，苏格兰高地）需要更频繁地使用。

关于“零耗水”的澄清

用于填充闭环系统的水与通过蒸发消耗的水之间存在区别。传统的冷却塔通过蒸发排放热量；NVIDIA 的干式冷却器方法消除了这种蒸发损失，这就是“接近于零”的用水量所指的意思。