AI 时代的液冷 SSD

从散热限制到系统级价值

随着 AI 和 HPC 系统的功率密度持续攀升，液冷正从高端选配走向默认架构。GPU 和 CPU 已率先完成这一转变，而存储设备 (SSD) 正成为下一个关键环节。

问题的核心并不在于 SSD 是否比其他类型的存储快上三秒，而在于一个更深层次的系统性问题。当计算全面进入液冷时代，如果仍然使用风冷 SSD，系统的性能、能耗和 ROI 会受到怎样的影响？

继续阅读，了解 Solidigm 如何通过精心设计的液冷 SSD 解决方案，突破这一影响整个系统的瓶颈。

问题所在：SSD 的热特性正成为系统瓶颈

企业级固态硬盘 (eSSD) 的迭代演进持续加剧存储面临的散热与功耗压力

数据存储正面临严重的失衡。随着 PCIe 协议从 4.0 向 7.0 演进，单个 SSD 的功耗已从 25 W 跃升至 60 W。在计算节点已全面采用液冷的 AI 架构中，存储设备的散热却仍停留在传统的“风冷”时代。SSD 功率密度的跃升与落后的散热方式之间形成了明显的代际错配，限制了整个系统的可靠性边界。

eSSD 温度过高会直接引发系统故障，而非仅仅造成性能衰减

表 1. SSD 温度和性能阈值

这意味着什么？ 一旦达到温度上限，数据通道就几乎完全切断。

在 AI 系统中，这种现象不仅是局部问题，其影响会迅速放大。

eSSD 的热失控效应会沿着系统链路逐级放大

这不仅会导致“SSD 性能下降”，更会导致 AI 服务器中最昂贵的 GPU 进入闲置空转状态。

传统的风冷 SSD 已无法满足 AI 系统的需求

高功耗 SSD 在风冷散热下的物理和经济局限

当 SSD 功耗攀升至 40 W 至 60 W 时：

• 要求进风温度低于 35°C
• 需要更大的风量和更多的风扇
• 能耗和噪声明显增加

这不仅增加了散热成本，还限制了系统密度。

GPU/CPU 液冷使风冷 SSD 的散热环境进一步恶化

当 GPU 和 CPU 改用液冷时：

• 服务器内部风道会重新设计
• SSD 往往处于不利于散热的位置

结果如何呢？ 在最昂贵的 AI 服务器中，SSD 成为最容易受高温影响的组件之一。

液冷 SSD 的挑战与设计考量

液冷 SSD 的核心挑战并不只是为硬盘安装一块冷板那么简单。真正的难点在于：

• 针对双面发热的基本热特性设计散热方案
• 在液冷环境中实现热插拔功能
• 明确实现标准化的可行路径

归根结底，需要从系统层面重新审视液冷存储架构。

面向 SSD 双面热管理的单套主动散热方案

在传统 E1.S SSD 中，控制器、DRAM 和 NAND 组件分布在印制电路板 (PCB) 的两面。仅在硬盘一面安装冷板，会使另一面成为散热盲区，从而限制整体散热效果。

要解决这一问题，需要调整架构，使单块冷板能够导出 PCB 两面的热量。这不仅能改善 SSD 的散热性能，还能提高系统通过冷却液回收热量的能力。

支持热插拔的液冷冷板解决方案

在实际运行中，液冷面临一个根本性矛盾。为实现高效导热，冷板与 SSD 之间必须保持足够的接触压力，但过紧的贴合又会导致无法进行热插拔。

通过精密设计的机械结构，既能确保 SSD 与冷板紧密接触以实现最佳传导散热，又能支持在维护时即时释放。由此，无需系统停机或断开冷却液管路即可实现热插拔与运维，获得与风冷环境相当的操作体验。

保持良好的可维护性至关重要。如果缺乏良好的可维护性，液冷 SSD 就可能难以在数据中心实际部署，无法成为适用于生产环境的可行方案。

标准化：规模化部署的先决条件

液冷 SSD 标准化是实现高密度、高能效、全液冷数据中心架构至关重要的一步。行业领军企业正积极推动正式规范的制定与采用。Solidigm 与 SNIA 合作发布了 SFF TA-1006（修订版 2.0）规范，明确了 E1.S 外形规格的液冷实现方案，标志着从专有定制方案向开放、可复用的行业标准转变。

该规范对冷板接触面积、表面平整度和粗糙度公差等参数作出了严格规定，以确保散热性能稳定、可预测且可重复。此外，采用边缘倒角等设计，有效解决了高接触压力条件下的机械插拔难题。

这项工作的核心价值在于，将液冷 SSD 从需要逐案定制的工程方案，转变为标准化、可大规模部署的组件，为其在数据中心的产业化规模应用奠定坚实基础。

与开放数据中心委员会 (ODCC) 合作

展望未来，生态系统层面的协作对于加速下一代数据中心液冷技术的标准化与大规模应用至关重要。ODCC 成立于 2014 年，现已成为中国数据中心行业领先的开放平台。ODCC 积极推动服务器、网络、液冷、边缘基础设施及数据中心设施等领域的技术标准化与创新。ODCC 已制定一系列成熟的开放技术规范。

通过与 ODCC 密切合作，企业能够推动液冷产品和解决方案更好地契合前沿行业标准，及时获取技术洞见，并借助 ODCC 的生态影响力与平台公信力促进发展。此类合作有助于加快市场接纳、增强对解决方案的信任，并推动高效、可靠、可持续的液冷基础设施更广泛的普及。

借由 ODCC 渠道发布此文，¹ODCC 正助力 Solidigm 与整个数据中心生态系统分享其在业界领先的液冷 SSD 设计领域的专业洞见；当前该生态正愈发聚焦可扩展、高效率的液冷技术规模化落地。

从液冷 SSD 看系统设计与 ROI 带来的必然结果

借助液冷散热，SSD 能够长时间在不触发降速的工作范围内稳定运行，确保持续、稳定地提供数据。这种稳定性直接消除了存储端散热瓶颈导致的 GPU 空闲时间（等待状态），使计算资源始终得到充分利用。从系统层面来看，ROI 提升并非独立目标，而是存储架构与计算需求在物理层面相匹配产生的必然结果。

在服务器乃至整个数据中心层面，液冷 SSD 带来的不仅是局部优化，更是系统整体效率的提升。在满足相同散热需求的情况下，液冷的能耗远低于传统风冷。结合更高密度的无风扇设计，还可大幅减少机架空间占用需求，并简化日常运维。这种架构简化直接提升了数据中心的能效，使组件乃至整个基础设施都能从中受益。

液冷存储：AI 系统的底层闭环

在当今的 AI 架构中，GPU 负责提供算力，存储则负责持续提供数据。散热方案决定了这两类组件在实际部署中能否持续、稳定地协同工作。Solidigm 液冷 SSD 解决方案不仅着眼于组件散热，更在于弥合计算与存储之间的代际差距。我们的方案使整个 AI 系统能够在物理层面实现极致性能、整体能效与架构一致性之间的稳定平衡。当实现这种系统层面的深度耦合后，ROI 的提升便不再是一个独立的业务指标，而是这种技术平衡带来的必然结果。