電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文 / 李彎彎）近年來，液冷技術(shù)飛速突破傳統(tǒng)應(yīng)用范圍。它不再局限于 GPU 服務(wù)器，近期博通把液冷引入交換機(jī)設(shè)備，表明網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功耗接近液冷閾值；AMD 發(fā)布 MI350 系列新品，強(qiáng)調(diào) MI355X 采用液冷平臺(tái)；臺(tái)系散熱龍頭如奇宏、雙鴻等指出，未來兩年水冷占比會(huì)快速上升，液冷產(chǎn)業(yè)已從概念走向?qū)嶋H。

隨著算力密度不斷提高，數(shù)據(jù)中心及算力設(shè)備的散熱問題愈發(fā)突出。液冷技術(shù)作為解決高密散熱的關(guān)鍵方案，市場(chǎng)需求急劇增長(zhǎng)。行業(yè)人士稱，全球高性能算力芯片加速出貨將推動(dòng)液冷滲透率快速提升，產(chǎn)業(yè)鏈將迎來訂單爆發(fā)和業(yè)績(jī)高速增長(zhǎng)的雙重紅利。

技術(shù)路線和液冷系統(tǒng)各組件協(xié)同優(yōu)化

液冷技術(shù)核心是通過液體介質(zhì)高效熱交換，根據(jù)液體與熱源接觸方式不同，形成冷板式、浸沒式、噴淋式三大技術(shù)路線，在散熱效率、系統(tǒng)復(fù)雜度、商用成熟度等方面各有優(yōu)勢(shì)。

冷板式液冷是當(dāng)前市場(chǎng)占有率超 70% 的主流方案，通過銅、鋁等高導(dǎo)熱金屬冷板間接接觸 CPU、GPU 等核心部件，冷卻液在封閉管道循環(huán)吸熱。這種設(shè)計(jì)既保證服務(wù)器架構(gòu)穩(wěn)定，又大幅提升散熱效率，散熱能力是傳統(tǒng)風(fēng)冷的 1000 - 3000 倍，可將 PUE 值降至 1.1 以下，降低空調(diào)能耗 80%。浪潮信息與京東云聯(lián)合開發(fā)的天樞液冷整機(jī)柜服務(wù)器，用冷板式技術(shù)使散熱效率提升 50%、能耗降低 40%，已在京東云數(shù)據(jù)中心大規(guī)模部署。

該技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于產(chǎn)業(yè)鏈成熟：服務(wù)器主板無需改造就能升級(jí)液冷模塊，硬盤、光模塊等部件可用風(fēng)冷方案，“混合部署”降低了客戶轉(zhuǎn)型成本。中科曙光憑借 2011 年開始的液冷研發(fā)積累，部署超 5 萬臺(tái)冷板式服務(wù)器，其技術(shù)方案能支撐 100PFlops 級(jí)超算算力，在科研領(lǐng)域市占率超 60%。

當(dāng)單機(jī)柜功率密度超 60kW 時(shí)，浸沒式液冷優(yōu)勢(shì)明顯。它將服務(wù)器整機(jī)浸沒在絕緣冷卻液中，通過液體沸騰或?qū)α鲹Q熱帶走熱量。根據(jù)冷卻液相變特性，分為單相浸沒式和雙相浸沒式：前者冷卻液保持液態(tài)循環(huán)，適用于 25 - 50kW 功率場(chǎng)景；后者通過液氣相變提升 30% 散熱效率，可支持單機(jī)柜超 100kW 的極端算力需求。

芬蘭 LUMI 超算中心用雙相浸沒式技術(shù)后，PUE 值低至 1.05，比傳統(tǒng)風(fēng)冷降低 40%；阿里云“麒麟”集群用該技術(shù)將噪音控制在 45dB 以下，保障高密度 AI 訓(xùn)練任務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行。但技術(shù)突破使系統(tǒng)復(fù)雜度大增：定制化密封機(jī)箱成本高，氟化液價(jià)格是水的 100 倍以上，且維護(hù)需專業(yè)團(tuán)隊(duì)。這些因素使浸沒式方案主要用于超算中心、AI 大模型訓(xùn)練等高端場(chǎng)景。

噴淋式液冷是新興技術(shù)路線，通過特制噴頭將冷卻液精準(zhǔn)噴到芯片表面，吸熱后回流循環(huán)。微軟在 Azure 服務(wù)器的試驗(yàn)顯示，該技術(shù)液體用量比浸沒式減少 50%，支持模塊化部署，但噴嘴堵塞和液體分布均勻性問題使其商業(yè)化進(jìn)程較慢。廣東合一新材料研究院開發(fā)的芯片級(jí)噴淋技術(shù)，通過自主流道設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)中心 PUE 值控制在 1.1 以下，連續(xù)四年入選工信部綠色節(jié)能目錄，為邊緣計(jì)算等場(chǎng)景提供新散熱選擇。

液冷技術(shù)突破不僅在于散熱方式革新，還在于構(gòu)建從芯片到數(shù)據(jù)中心的完整技術(shù)體系。這個(gè)四級(jí)架構(gòu)通過組件協(xié)同優(yōu)化，提升了散熱效率和系統(tǒng)可靠性。

芯片級(jí)的微結(jié)構(gòu)冷板采用 0.1 - 1mm 微通道設(shè)計(jì)，增加 30% 換熱面積，配合垂直供電技術(shù)將電源模塊集成到冷板，降低 CPU 核溫 5 - 10℃。服務(wù)器級(jí)創(chuàng)新注重連接可靠性：快接接頭（UQD）支持 10 萬次熱插拔維護(hù)，分液器將冷卻液流量精度控制在 ± 1% 以內(nèi)，避免局部過熱。

機(jī)柜級(jí)核心是冷量分配單元（CDU），它像系統(tǒng)“心臟”，通過板式換熱器實(shí)現(xiàn)一次側(cè)（外部冷源）與二次側(cè)（服務(wù)器側(cè)）熱量交換，熱交換效率超 95%。曙光數(shù)創(chuàng)的分布式 CDU 方案，將單個(gè)設(shè)備服務(wù)能力從 300kW 提升到 800kW，支持超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心部署。

數(shù)據(jù)中心級(jí)創(chuàng)新關(guān)注能源綜合利用：微軟北歐數(shù)據(jù)中心用自然冷卻技術(shù)，全年 PUE 值維持在 1.1 以下；阿里云張北數(shù)據(jù)中心通過余熱回收系統(tǒng)，將服務(wù)器廢熱用于城市供暖，能源利用率提升 90% 以上。這些技術(shù)讓數(shù)據(jù)中心從能耗大戶變?yōu)槌鞘心茉淳W(wǎng)絡(luò)重要節(jié)點(diǎn)。

材料創(chuàng)新、智能控制和產(chǎn)業(yè)格局

液冷系統(tǒng)性能提升離不開材料科學(xué)和智能控制技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新。材料領(lǐng)域，冷卻液和導(dǎo)熱材料革新重塑行業(yè)格局。冷板式系統(tǒng)常用的乙二醇水溶液成本低，但有腐蝕性，需加昂貴防腐劑；去離子水導(dǎo)熱好，但易滋生細(xì)菌堵塞管道。行業(yè)在探索高沸點(diǎn)（>150℃）、低粘度、可生物降解的新型工質(zhì)，預(yù)計(jì)降低冷卻液成本 30% 以上。

導(dǎo)熱材料創(chuàng)新也很關(guān)鍵。英維克開發(fā)的液態(tài)金屬熱界面材料（TIM），導(dǎo)熱系數(shù)超 15W/m · K，是傳統(tǒng)硅脂材料的 5 倍；中科曙光用的石墨烯涂層技術(shù)，降低芯片與冷板間熱阻 40%。密封材料方面，耐氟化液腐蝕的陶瓷密封圈承諾 10 年無泄漏，為浸沒式液冷大規(guī)模應(yīng)用掃除障礙。

智能控制系統(tǒng)讓液冷系統(tǒng)有了“思考”能力。英偉達(dá) GB300 液冷方案通過動(dòng)態(tài)流量控制技術(shù)，根據(jù)芯片負(fù)載實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)冷卻液流量，訓(xùn)練時(shí)延壓縮 16% 的同時(shí)節(jié)能 20%；曙光數(shù)創(chuàng)的預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)，用 2000 + 個(gè)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、流量、壓力等參數(shù)，AI 算法提前 72 小時(shí)預(yù)測(cè)故障概率，減少數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員 60%。

中國(guó)廠商在這場(chǎng)散熱革命中全球領(lǐng)先。冷板式領(lǐng)域，浪潮信息建成亞洲最大液冷研發(fā)基地，年產(chǎn)能超 10 萬臺(tái)，全棧液冷產(chǎn)品覆蓋四大服務(wù)器系列，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心全生命周期解決方案；中科曙光液冷服務(wù)器部署量超 5 萬臺(tái)，與中科院聯(lián)合研發(fā)的技術(shù)方案在超算領(lǐng)域市占率超 60%。

浸沒式賽道競(jìng)爭(zhēng)多元：曙光數(shù)創(chuàng)作為中科曙光子公司，專注數(shù)據(jù)中心高效冷卻，浸沒式產(chǎn)品收入近八成；高瀾股份子公司高瀾創(chuàng)新科技開發(fā)出融合字節(jié)跳動(dòng)先進(jìn)技術(shù)的浸沒式解決方案，毛利率達(dá) 45%；浙江巨冷科技依托巨化集團(tuán)產(chǎn)業(yè)資源，在冷卻液配方、專用服務(wù)器設(shè)計(jì)等方面形成完整技術(shù)體系，已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；虡I(yè)落地。

噴淋式領(lǐng)域，中國(guó)長(zhǎng)城推出國(guó)內(nèi)首臺(tái)國(guó)產(chǎn)化噴淋式液冷服務(wù)器，填補(bǔ)技術(shù)空白；廣東合一新材料研究院的芯片級(jí)噴淋技術(shù)，通過自主流道設(shè)計(jì)將 PUE 值控制在 1.1 以下，為邊緣計(jì)算場(chǎng)景提供新選擇。這些成果表明中國(guó)廠商在液冷技術(shù)全賽道取得突破。

寫在最后

全球數(shù)據(jù)中心年耗電量超 3000 億度，液冷技術(shù)普及重塑行業(yè)生態(tài)。隨著海外廠商 GPU 方案對(duì)液冷需求增加，冷板式液冷市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率將超 30%，浸沒式與噴淋式技術(shù)也將在特定場(chǎng)景爆發(fā)式增長(zhǎng)。這場(chǎng)散熱革命引發(fā)的產(chǎn)業(yè)變革，不僅推動(dòng)數(shù)據(jù)中心 PUE 值逼近 1.0 極限，還將催生萬億級(jí)綠色算力經(jīng)濟(jì)。

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