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MIT团队借核反应堆冷却术,用“小气泡”给AI数据中心散热

MIT团队借核反应堆冷却术,用“小气泡”给AI数据中心散热 DeepTech深科技
2026-06-13
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导读:每产出一个token就有热量在杀死算力,核工程师用气泡解决这个问题。

到本世纪末,美国数据中心电力消耗预计将占全美总用电量的 9% 至 17%,其中约三分之一专门用于冷却 AI 芯片。随着算力需求指数级增长,传统依赖大量淡水的冷却系统已难以为继。以全球数据中心最密集的弗吉尼亚州为例,2019 年至 2023 年间其用水量暴增近三分之二。面对能源与水资源的双重压力,行业亟需根本性突破,而答案或许藏于核反应堆技术之中。

核工程灵感:从堆芯到芯片的热传导革命

核反应堆与 AI 服务器看似无关,但在物理层面面临同一挑战:如何在极小空间内高效移除巨大热量。核工程中成熟的“相变热传导”理论,利用液体沸腾时的相变过程,能在微小温差下转移大量能量,这为芯片冷却提供了新思路。

MIT 核科学与工程系副教授 Matteo Bucci 指出:“液体是比空气更好的导热介质,而沸腾液体效果更佳,因为相变本身吸收的大量能量正是从芯片带走的热量。”基于此理念,曾参与微软 HoloLens 和英伟达 GPU 冷却研发的 Azizian 与 Bucci 于 2021 年联合创立 Ferveret,旨在通过消除算力浪费,减少数字基础设施对自然资源的消耗。

APC 核心技术:微气泡构建微型热泵

Ferveret 的核心技术名为“自适应相变冷却”(Adaptive Phase Cooling,APC)。该系统将服务器直接浸入不含 PFAS(含氟表面活性剂)等有害物质的专用低沸点液体中。其关键创新在于对气泡的精确控制:

传统两相冷却技术产生的气泡较大且脱离缓慢,限制了热传导效率;而 APC 技术通过调控液体物理状态,在芯片表面生成微小气泡。这些气泡快速脱离并迅速再冷凝,形成高速循环,本质上是在芯片表面构建了一个持续高效运转的微型热泵。

图|气泡对比(左:传统两相冷却技术;右:APC)(来源:Ferveret)

与 UCLA 的合作研究显示,该方案比现有先进液冷方案提升 15% 的算力能效。结合配套电源控制软件,数据中心可在同等电力下多产出 35% 的 Token,显著降低 AI 算力成本。

模块化部署与零水耗优势

该系统采用模块化设计,每个冷却箱容纳一台服务器,外形兼容标准机架,可直接替换现有设备,无需大规模改造基础设施,极大降低了浸没式冷却的商业化门槛。

此外,APC 技术具备被低估的战略优势:完全不耗水。主流蒸发冷却方案在水资源匮乏但太阳能丰富的地区(如非洲、中东及美国部分区域)受限严重。Bucci 表示:“我们的技术使得在有太阳能但无水的地方建设数据中心成为可能。”这不仅解决了环保问题,更优化了 AI 基础设施的全球地理分布,有助于降低土地成本并利用更廉价的可再生能源。

市场格局与标准化挑战

预计浸没式冷却市场规模将从 2026 年的 57 亿美元增长至 2031 年的 133 亿美元。目前赛道竞争激烈,GRC、Submer、LiquidStack 等公司已建立稳固部署记录。微软已在 18 座数据中心部署浸没式冷却,覆盖其 22% 的 GPU 算力。Ferveret 虽起步较晚,但已与 CleanSpark、FuriosaAI 及 Switch 展开合作测试,并进入英伟达 Inception 扶持计划。

Ferveret 的差异化在于技术路线的根本不同:摒弃传统的饱和沸腾原理,采用源自核工程的亚冷沸腾方案,实现了效率的质的飞跃。然而,技术推广的最大隐患并非性能,而是标准的缺席。

浸没式冷却的规模化依赖统一的安全规范与标准。GRC 和 Submer 凭借在超大规模数据中心的早期部署记录,在标准制定中占据话语权优势。Ferveret 需在标准成型前拿下足够多的标杆客户,将 APC 技术确立为不可忽视的行业事实,方能在赢得技术优势的同时,避免输掉市场。

注:封面/首图由 AI 辅助生成

【声明】内容源于网络
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DeepTech 是一家专注新兴科技的资源赋能与服务机构,以科学、技术、人才为核心,通过科技数据与咨询、出版与影响力、科创资本实验室三大业务板块,推动科学与技术的创新进程。DeepTech 同时是《麻省理工科技评论》中国区独家运营方。
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