高密智算数据中心CDU解决方案

        自2023年起，人工智能产业高速发展，智算中心（AIDC）建设迎来爆发期。AI算力高负载、低延迟、高密度的运行特性，彻底改变了传统数据中心的散热逻辑，对液冷CDU（cooling distribution unit）产品提出了更高要求。

        一方面，AI芯片功耗持续攀升，叠加智算业务对低延迟的刚性需求，单机柜功率密度跨越式增长，从48kW/Rack快速升级至120kW/Rack，再从120kW/Rack迭代至240kW/Rack。高密度算力场景直接推动CDU向超大冷量方向迭代，2MW及以上大冷量CDU成为高密智算中心的标配设备。

        另一方面，智算场景对系统可靠性、控制稳定性、工质洁净度提出全方位升级要求。首先，智算业务连续性要求极高，NVIDIA最新规范明确：水泵故障切换时间需＜5s，切换后30s内流量、压力波动≤±5%，温度波动≤±2℃，且电源、水泵、核心传感器等关键器件必须全面冗余配置。其次，AI推理运算负载波动极强，瞬时负载区间可达25%~150%，对CDU动态温控、稳压调流能力提出极大考验。此外，高功率AI芯片普遍采用微通道细密冷板结构，极易被微小杂质堵塞，系统过滤精度由此从50µm/100µm升级至25µm，对液冷系统洁净度管控提出全新挑战。

        作为冷板式液冷二次侧的换热与循环中枢，CDU主要承担两大核心作用：为二次侧冷却工质提供循环动力与精准换热冷却能力；对整个二次侧液冷系统实现集中监测与智能调控。面对智算行业的全新场景需求，CDU升级不再是简单的冷量扩容，而是围绕高可靠、高稳定、高精度、高洁净的系统性技术革新。中兴通讯致力于为客户提供完整的智算解决方案，CDU产品通过架构优化、冗余升级、算法迭代、精细化水质管控，全面适配超高密度智算散热场景。

全维度冗余设计，保障业务连续运行

        为适配智算中心不间断运行需求，方案采用冗余架构设计，实现任意单点故障不影响核心制冷功能。供电系统设计上，沿用成熟的2N冗余架构，双路电源无缝切换，杜绝供电中断风险。核心部件层面，水泵、过滤器采用N+1冗余配置，单个部件故障不影响整机制冷性能。传感器配置上，将传统1+1传感器冗余升级为2+1冗余架构，可精准甄别异常漂移数据，大幅提升监测可信度。同时新增温湿度、液位传感器冗余配置，为防凝露控制、高低液位告警等关键防护功能增加硬件冗余。控制系统设计上，采用“稳态可控、故障保持”的设计理念，CDU虽只配置了一套控制器，但即使控制器故障或控制信号中断，水泵、电动阀等核心部件仍可保持原状态运行，避免控制失效引发的系统停机，全方位保障算力业务连续稳定。

多泵并联架构，实现参数精确稳定控制

        温度、压力、流量的动态稳定控制，是衡量CDU产品核心性能的关键指标。常规稳态工况下，主流CDU产品均可实现较高控制精度（温度波动≤±0.5℃、压力波动≤±0.05bar）。但在水泵故障、机组故障切换等突发工况下，系统参数会出现剧烈波动，这也是长期困扰行业的技术难题。为破解这一痛点，本方案创新性采用多泵并联架构，摒弃传统单泵驱动模式，通过多台小功率水泵并联协同实现系统额定制冷能力，同时，遵循N≥2的水泵N+1冗余配置。该架构最大优势在于容错能力极强，单台水泵突发故障退出运行时，对系统总流量、压力的冲击极小；搭配调优的PID（Proportional-Integral-Derivative）控制逻辑，可有效抑制切换过程中的参数波动，满足智算场景严苛的稳定性要求。

        与此同时，多泵并联设计具备加减载响应速度快的特点，可满足负载快速变化的需求。系统设计上配合缓冲罐，可有效抑制推理场景25%~150%的瞬时负载剧烈波动对系统温度的影响，实现温度精确、稳定控制。从工程角度来看，该架构设计存在一定取舍，多泵并联可提升部分负载工况下运行效率，但在满载工况下多泵并联会产生轻微的水力损耗，导致机组运行效率略有下降，但综合故障容错、动态调控等优点，多泵并联架构的优势远大于劣势，是适配高密智算场景的最优工程方案。多泵并联架构CDU结构示意见图1。

精细化水质管控，守护系统长效运行

        高密微通道冷板对冷却液洁净度、水质稳定性高度敏感，水质管控已成为智算液冷系统长效稳定运行的核心关键。针对25μm超高过滤精度要求，考虑与多泵并联架构适配，本方案采用多组过滤器并联的设计，在实现高精度过滤的同时，提升滤芯过流面积，降低系统流阻，兼顾过滤性能与设备能效，同时优化设备内部空间结构。

        在水质智能运维层面，新一代CDU标配多种水质监测传感器，可实现电导率、PH值、浊度等关键指标的实时监测，直观反映系统腐蚀、脏堵风险以及工质寿命，有效降低金属材料腐蚀、工质劣化、细菌滋生等问题的风险，全方位保障高密智算液冷系统长期高效、安全、稳定运行。

        中兴通讯高密智算CDU解决方案，通过全维度冗余防护、多泵并联精准控参、智能化水质管控三大核心设计对传统CDU进行了全面升级，彻底解决高密度算力场景下功耗高、负载波动大、洁净度要求高、可靠性要求高等行业痛点。方案全面保障算力业务不间断运行，降低设备故障率与运维成本，支撑超高密智算集群规模化高效部署，显著提升智算中心运行容错能力与综合效益。