全球计算联盟”。 1 序 近年来，随着人工智能技术的迅猛发展和数字化转型的深入推进，全球对 高性能算力的需求持续增大。特别是在 AI 训练和推理任务中，高密度计算集群 的功耗需求日益攀升，传统的数据中心散热方案面临着严峻挑战。在此背景 下，液冷技术作为一种高效、节能的散热解决方案，正在加速改变数据中心的 技术架构和产业格局。 本报告引用和发扬了来自全球计算领域的众多专家学者、技术领军者、优 著下降，为大规模商业化部署奠定了坚实基础。值得关注的是，在算力需求持 续增长的同时，芯片技术的快速发展带来了新的散热挑战：现代 CPU 和 GPU 2 的热设计功耗（TDP）不断提升，传统风冷数据中心在应对高密度、高功耗计 算集群时已显得捉襟见肘。 从硬件形态演进来看，传统的 AI 产品与架构已不能完全满足新的 AI 集群 的需求。随着计算密度的提升，采用低延迟、高带宽互联架构的 在芯片技术领域，先进制程的投资呈现出爆发式增长，然而上市节奏却有所放缓。这一 背景下，CPU 和 GPU 等核心主芯片在性能实现大幅提升的同时，功耗也成倍增长。预计 到 2025 年，CPU 的热设计功耗（TDP）将达到 500W，而 GPU 的 TDP 更是高达 1kW 至 1.2kW。这种高功耗带来的散热挑战，使得传统风冷数据中心面临严峻考验。传统 6- 8kW 风冷机柜的容纳能力有限，仅能放置不到 8 至 10

器为颗粒的算力单元向机柜级转变的趋势。 2） 高效散热和供电方案，满足先进算力部署和绿色低碳需求。目前，单GPU芯片的功耗已超过1000W，单 机柜功率密度则高达140kW。数据中心迫切需要采用更高效的供电和散热方案，来解决大功率供电传输路径损耗 高、IT设备散热功耗加速上涨、散热设备容量不足和PUE居高不下等问题，以确保服务器和IT设备的正常运行与 数据中心高效运营。资源池化是整机柜服 效率，降低传输路径电能损耗，且更易于实现电源的液冷散热，为日益严峻的电源模块本体散热问题提供了新思 路；随着核心算力组件功耗的增长，液冷成为必然选择，整机柜服务器的高密度和高耦合度更加契合液冷方案， 第 11 页, 共 63 页 可大幅提升散热效率，降低风扇散热功耗，显著降低数据中心PUE数值，并有效分摊基础设施成本，实现数据中 心绿色低碳高效运营。 3） 快速交付便捷运维， 几乎与AlphaGo大战李世石同时，Google亮相OCP美国峰会并宣布（已经）加入OCP。作为互联网基础设施与 人工智能（AI）领域的先行者，Google带来了其48V供电架构，可以帮助Open Rack提高供电能力，为芯片功耗的 攀升做好准备。 LinkedIn（领英）高调推出Open19项目与被微软收购几乎同步发生，但保持相对独立运作，似乎并未影响 Open19的技术走向。正如其名，Open19立足19英寸机柜

Implementations- a baseline proposal 14 800GE(8×100G) 500m/2km 高速接口测试 本次测试 800GE 短距光模块性能整体较为稳定，模块功耗在 15w 左右和工作温度在 50~60℃ 范围仍有待优化空间； 800GE 光模块与路由器设备和测试仪适配性能良好，业界支持 800GE 设备厂家还较为单一 • 测试拓扑：可插拔光模块插入测试仪表进行环回测试 PCS PMA PMA PMD xAUI PHYSec or 探索新层次：将传统密码学思想应用到以太网物理层— PHYSec ，解决现有技术方案的安全漏洞与性能瓶颈，具 有 极低开销、时延以及低功耗和成本等优势 L1.5 层 PHYSec ：基于“ 64B/66B 码块”的 PHY 芯片实现 MAC (Preamble+Padding+FCS) RS AM Deskew AM 最大限度兼容以太网生态，凝聚产业力量，形成自主可控、标准开放 的 技术体系，成为产业共识 • B400G 高速接口标准和商用化进程相对稳定，须重点关注 B400G 相干技术 实 现复杂度，谨慎评估功耗成本等因素 • 以太网物理层高安全能力有待进一步增强， PHYSec 将成为新的安全解决方 案 • 业界共同推动 B400G 以太网技术成熟和商用，助力智算中心快速发展 谢谢聆听 ! 中国移动研究院公众号二维码

资料来源：IDC《2025 年中国人工智能计算力发展评估报告》，深企投产业 研究院整理。 “液冷”有望成为服务器未来发展的主旋律。随着 AI 算力需求的 持续高涨，基于 AI 发展的智算中心的电力功耗将不断高增，使得行 业节能减排的需求强烈，同时随着服务器单机柜功率密度上升，数据 中心作为新兴技术“大脑”，因数据与运算量剧增面临严峻散热挑战。 深企投产业研究院 33 由于液冷服务器具备 800 和倚天 710，百度已推出昆仑芯 1 代和昆仑芯 2 代。 表 13 国产 AI 芯片竞争格局 公司 产品 应用类型 算力 （TFLOPS） 制程 （nm） 带宽 （GB/s） 功耗 （w） 寒武纪 MLU370-X 8 训练+推理 256(NT8) 7 614 250 寒武纪 MLU370-X 4 训练+推理 256(NT8) 7 307 150 景嘉微 JM9 传统光模块在带宽密度与能耗上面临瓶颈，CPO 技术成为破局 关键。CPO 技术将光引擎与 ASIC 芯片封装集成，通过缩短电互连距 离、提升光电协同效率，显著降低系统功耗，并支持更高带宽密度。 CPO（光电共封装）技术的快速迭代正推动 800G/1.6T 光模块加速商 用，为智算中心提供超低功耗、超高带宽的互联底座，为全球算力基 建向 200T/机架以上密度演进提供底层支撑。CPO 技术正推动光模块 深企投产业研究院 40

的潜在技术，Pseudo MIMO 通过创新性地融合信号处理与电磁调控技术， 为破解多天线系统容量、硬件成本与功耗的矛盾提供了新范式。 2.1.1.3 网络节能设计 在现行的无线通信系统中，射频通道的功耗在基站总功耗中的占比非常高。随着天线阵 列规模和射频通道数的增加，基站的功耗问题将越发严重。为降低基站的功耗，进行网络侧 节能，可以采用如下方案：  进行硬件或实现的优化，例如采用 RHS（Reconfigurable RHS（Reconfigurable Holographic Surfaces，智能超表面） 等低功耗器件替代传统的相控阵列，或者采用低功耗的接收/发射器，降低 ADC （Analog-to-Digital Converter，模数转换）的分辨率等。  进行空口协议的优化，包括： - 降低广播信号的传输性频次，如延长 SSB（Synchronization Signal/PBCH Block，同步块）的 RIS（Reconfigurable Intelligent Surfaces，智能超表面）天线阵列包含大量紧密排布的超 材料反射单元和外置的馈源，避免了高能耗有源器件的大量使用，有利于降低成本和功耗， 实现多天线系统空间维度的大幅度提升。超越对角的新型 RIS：BD-RIS（Beyond Diagonal RIS） 是一种高性能的 RIS 设计，一种具体的 BD-RIS 模型以及硬件实现方案如图

7KW，电费约3.22亿元），缺乏有效的能耗管理手段，以 SPN为例，主要体现在： 解决方案 现网流量随时间变化呈明显的潮汐效应，忙时闲时负载差别较大。 业务负载变化和网络设备功耗相关性低，设备长期处于高功耗，大量空闲网络资源在网运行导致无效能耗大。 如何根据SPN的网络业务特点和设备特性打造智慧节能的SPN绿色网络，成为电信设备厂商和运营商研究的重点。 中兴通讯高阶自智网络实践案例 、业务流量分析和预测，算 法优化等多维度分析，实现网络、设备、芯片三级节能体系化管理。具体措施包括： 芯片技术降功耗：提升集成度，降低单Gbit功耗。 分区供电与智能电源管理，减少能耗的同时，对于没有加载业务的单板可以不上电或者进入休眠模式，降低系统 功耗。 独立风道散热，风扇智能调速。 管控侧和设备侧分别引入大数据分析和AI分析技术，依据不同时间段业务流量和设备忙闲情况，在保证业务安全的

传统两层组网容纳GPU卡数量有限，很难满足万卡以上规模组网。超大容量交换机+三 层组网模型是支持十万卡及以上规模GPU集群的主流技术路线之一。 51.2T高性能网络为数据中心提供最高带宽密度、最低延迟、最低功耗和最低成本，满 足大规模数据中心对于高速、低延迟网络传输的需求，助力构建大规模、高能效的智算网络 集群。在实际应用中，51.2T交换机可以通过支持128个400G接口或64个800G接口，来实 基于LLM训练通信模型具有稀疏性特点，Rail-Only将每组内相同序号的GPU通过特定 网络进行连接，能以更低的成本满足GPU间的互联需求。相对于传统的数据中心连接模式， 可明显降低网络成本和设备功耗，并能带来更短的时延。 5.1.2.2 智算中心路由协议  BGP BGP协议是大规模通用数据中心中应用最广泛的路由协议，目前同样可以很好的服务于 超过十万台服务器的大型智算中心。 BG 入发展的瓶颈期，下一代智 算集群对性能和能耗的极致追求必然导致光互联技术得以广泛应用。具体而言，在Scale Up 网络域，以OIO/CPO为代表的光互联技术将为芯片间、板内和板间互联带来带宽和功耗的 巨大提升空间；在Scale Out网络域，CPO以及OCS光交换技术的引入，在确保智算集群规 模的前提下，为网络提供更高的能效比和更灵活的组网能力，光互联和电互联技术的深度融 合将成为下一代智算集群网络发展的必然方向。

进展、关键点与未来展望 在5G Release 17中引入的轻量化（RedCap）技术提供了一种“轻量级” 的5G体验，从而实现物联网设备连接的简化。它能够将5G NR模组的成本 降低80%以上，同时还可以将功耗降低30%以上。在对RedCap进行试验或 实施的15个国家中，中国是其中的佼佼者，国内三家最大的运营商已经部署了 第一批设备，其中包括用于物联网传感器聚合的适配器（dongle）与终端等。 从而确保5G能够带来实际价值与成功。 发展规划图 release 18 release 19 release 20 Release的路径 Release的影响 R18 Q2 2024 AI 用于工业物联网的低功耗高精度定位（LPHAP）、用于进 一步降低复杂性的eRedCap设备以及包括临时和服务区域 在内的切片增强功能 包括L和S波段的NTN透明模式增强功能 NR Sidelink演进（CA、未授权频谱、中继）

随着先进集成电路的制程越来越小，芯片中包含的晶体管数目 越来越多，对缺陷定位技术的要求也越来越高。特别是在后摩尔时 代，人们通过寻求先进封装工艺（倒装、2.5D 和 3D 堆叠等封装工 艺）来提高芯片性能、降低芯片功耗，从而延续摩尔定律——使得 芯片的复杂度和集成度越来越高，对芯片失效分析工作提出了新的 挑战。 总而言之，失效分析用于发现芯片设计、制造和封装测试过程 中潜藏的缺陷并阐述失效机理，是提高芯片可靠性、良率和性能的 研制了量子密钥服务平台，解决了无线通信量子密钥低成本分发难 题，如图 32 所示。提出了适用于配电自动化、分布式新能源等各类 终端的量子密钥轻量化 IBC 双向身份认证方法，有效降低身份认证 复杂度及模块研发成本。研制了首个低功耗 FTU 量子加密板卡，功 耗低至 0.74W，大幅提升配电自动化和分布式新能源控制业务的安 全接入水平。 图 32 量子密钥服务平台 (二) 应用情况/实施方式/验证结果 国 98kbits。验证了基于“墨子 号”量子卫星中继实现面向电力广域业务的量子保密通信的可行性。 国网浙江省电力有限公司绍兴供电公司开展面向配网调控业务 的轻量化量子密钥无线分发应用验证。通过搭建量子密钥服务平台， 采用低功耗 FTU 量子加密板卡完成绍兴全市配网终端 FTU、DTU 量子化改造 1423 套，提升配电终端在无线公网环境下“三遥”实现率， 有效实现远程设备可观可测可调可控；人工现场作业大幅减少，工 作效率提升

6。卢森堡 科学技术研究所与 Intel 合作开展“SWITCHON”研究项目，旨在 利用量子模拟方法来研究铁电纳米材料，并研究该材料在下一代电 子设备中的使用，以此来提高电子设备的性能并降低功耗127。量旋 科技提出一种基于分布式 VQE 算法的基因组组装方法，以解决二 代测序技术在处理重复基因序列和巨大计算需求时的挑战128。丰田 北美研究所（TRINA）与量子计算公司 Xanadu 42 服务，结合了 PQC 算法与传统加密算法，共同为电子邮件服务提供 量子安全保障155。PQShield 公司设计制造了一款 PQC 硅测试芯片， 支持符合 NIST PQC 标准，可对功耗、性能和侧信道分析对策进行 测试156。 PQC 算法和应用的安全性有待进一步验证。当前业界对量子计 算硬件和破解算法的研究仍不充分，现有 PQC 算法能否完全抵御量 子计算破解仍有待研究，应用推广仍任重道远。未来，QKD