2025年初的一个深夜,由北京南下的卧铺列车碾过铁轨接缝。曙光8000 AI超集群液冷系统研发负责人常乾坤把装着金属样品的手提箱紧紧抵在卧铺边,里面是几片掺着金刚石微粉的铜基散热片,这是他和团队试了上千轮才摸到的方向。天一亮,他就要赶到外地的焊接工厂,赶在新一轮测试前,验证这套打破现有行业惯例的方案。此时,距离曙光8000 AI超集群的最终交付,只剩不到六个月。
随着9月25日央视《超级工程:曙光8000》在纪录频道播出,这段藏在十万卡算力背后的散热攻坚故事,终于从幕后走到了台前。
走不通的老路,和不敢选的新路
十万张智能计算芯片密集排布在80多组机柜中,全速运转时每小时释放的热量,相当于12吨标准煤充分燃烧。要在仅2000平方米的机房里承载如此规模的算力,散热是绕不开的生死线。
作为曙光数创C8000 V3.0液冷系统研发的负责人,常乾坤团队2024年一接手项目,就撞上了“散热墙”。传统冷板液冷在单机柜三百千瓦级别就已逼近极限,面对兆瓦级的功率需求,连勉强达标都做不到。
摆在团队面前的只有两条路:一是下调算力预期,压缩性能参数,踩着工期线交差;二是彻底推翻沿用多年的技术路径,从零开始闯一条没人走过的路。
“给国家做的算力重器,凑活是交不了差的。”常乾坤说。没人知道新路能不能走通——全球范围内都没有成熟工艺可参照,可供筛选的高性能导热材料,全都还停留在理论或实验室阶段,没有量产先例。
实验室的上千件样品中,淘出金刚石铜
此后的几个月,液冷实验室成了“材料海选场”。从陶瓷、纯铜、铝合金到各类特种合金,从单层导热结构到多层复合设计,上千件样品被依次送上测试台,测导热率、测在芯片上安装工艺的适配性。失败成了日常,试废的样件在实验室角落堆了半人高。
转机来自一次跨领域的技术交流。人造金刚石的极致导热性能让常乾坤眼前一亮:如果把金刚石微粉与铜基体复合,能不能兼得金属的易加工性和金刚石的超高导热效率?
第一轮复合样品的测试结果就让团队振奋:这种金刚石铜材料的导热率,达到了纯铜的两倍以上。但喜悦没持续多久,新的难题就横在面前:怎么把它和芯片做到真正的无缝结合?
行业通行的做法,是在芯片与散热器之间垫多层导热介质,弥补公差、缓冲缝隙。但常乾坤算了一笔账:每多一层介质,就多一分热阻,在兆瓦级的功率密度下,这点损耗就足以让整套方案前功尽弃。
他提出了一个让所有人都意外的想法:去掉所有中间导热层,把金刚石铜散热器直接焊接在芯片裸片上。
五十天极限攻关,闯出行业新路
“这在以前是行业禁区。”团队里的资深工程师直言风险。焊接界面很容易出现气体聚集而形成空洞,从而形成局部热岛,轻则芯片降频,重则直接烧毁。焊接是一次性的工艺流程,几乎无法返工,一旦焊接异常,直接报废。十万颗芯片的规模下,任何一点工艺瑕疵,都会被指数级放大,无法达成量产的良率要求。
距离交付只剩六个月时,第一次全尺寸焊接测试宣告失败——X光扫描下,界面上的空洞密密麻麻,散热效率连设计值的一半都达不到。
常乾坤干脆把铺盖搬到了实验室。团队白天调试焊接参数、压制样品,晚上用X光扫描逐点检测界面,一点点微调温度、压力、焊接时长。五十天里,工艺迭代了十几轮,光报废的芯片和散热器就有数百套。“那段时间所有人看X光片,都快成职业病了。”团队成员后来回忆。
为了抢迭代速度,常乾坤常常白天盯完青岛的产线测试,晚上拎着样品坐卧铺连夜赶往焊接厂,第二天一早就能跟进新一轮工艺调整。一趟往返就能省出一天时间,前前后后,硬生生抢回了近一个月的研发周期(883436)。团队白天调试焊接参数、压制样品,晚上用X光扫描逐点检测界面,一点点微调温度、压力、焊接时长。五十天里,工艺迭代了十几轮,光报废的芯片和散热器就有数百套。“那段时间所有人看X光片,都快成职业病了。”团队成员后来回忆。
最终,这套最终定型的C8000 V3.0液冷整机柜方案在最后时刻赶上了量产进度,交出了超出预期的答卷:单机柜功率突破900kW,系统PUE低至1.04,相比传统风冷节电超30%,芯片性能释放提升10%。团队给这次突破起了个形象的外号:“压哨绝杀”。
这群中国工程师在没有先例、没有参照的无人区里,靠自己的试错与坚持,蹚出了一条自主可控的兆瓦级液冷技术路线。就像当年深夜列车里常乾坤手里攥着的样品一样,没人知道路的尽头是什么。但走下去,就有答案。
