深度解析！兩相冷板式液冷系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)
2025-04-11 19:11:43
近年來(lái)，AI大模型、云計(jì)算、超算等領(lǐng)域?qū)λ懔μ岢龈咭?。隨著服務(wù)器的快速迭代以及芯片的不斷升級(jí)，散熱需求也隨之迅速增加。
面對(duì)高密度的散熱需求，液冷散熱技術(shù)發(fā)展出多條路線，主要包括冷板式液冷、浸沒式液冷以及噴淋式液冷等方式。其中，冷板式液冷是目前主流的成熟技術(shù)方案，可以分為單相冷板式液冷和兩相冷板式液冷。今天，就與小派一起聚焦兩相冷板式液冷技術(shù)，深度解析這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)吧。
基于大量市場(chǎng)調(diào)研，我們將從以下三個(gè)方面，探討兩相冷板式液冷所具備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
液冷系統(tǒng)的架構(gòu)及兼容性
相比浸沒式液冷，冷板式液冷對(duì)服務(wù)器的傳統(tǒng)架構(gòu)適配性較好，且總體重量變化不大，對(duì)機(jī)房承重要求不高，適合對(duì)現(xiàn)有存量機(jī)房升級(jí)改造，更有利于后期單相冷板升級(jí)為雙相冷板。同時(shí)，冷板式液冷對(duì)CPU/GPU的改造要求較低，配套電氣機(jī)架改動(dòng)較小，冷卻液與電氣元件不直接接觸，可避免很多兼容性問題。此外，在相同散熱量的情況下，與單相冷板和浸沒式液冷循環(huán)系統(tǒng)能耗相比，兩相冷板式液冷系統(tǒng)的泵驅(qū)能耗更低。
經(jīng)濟(jì)性
在低壓相變冷卻液循環(huán)過程中，鋁可以代替銅，以避免在管路中使用不銹鋼、銅等高價(jià)金屬，從而減少系統(tǒng)管路費(fèi)用。相比于浸沒式液冷使用大量的電子氟化液/礦物油，冷板式液冷系統(tǒng)冷卻液的使用量以及日常維護(hù)過程中的損耗遠(yuǎn)低于浸沒式液冷，初期投資得以降低。
冷卻液特性
電子氟化液/制冷劑的電導(dǎo)率非常低，常用作電氣元件清潔，即使發(fā)生泄漏，本身也不會(huì)對(duì)電氣元件造成損害；電子氟化液/制冷劑屬于純凈物，在系統(tǒng)循環(huán)中無(wú)需添加緩蝕劑/殺菌劑等添加劑，保證了系統(tǒng)的潔凈度，降低系統(tǒng)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。得益于成熟的傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)技術(shù)，系統(tǒng)安裝干燥過濾器后，可以長(zhǎng)時(shí)間保持潔凈，堵塞、腐蝕管路的概率大幅減少；冷卻液相變時(shí)產(chǎn)生的沸騰傳熱效率約為單相對(duì)流傳熱效率的3~10倍，可以滿足高密度散熱需求，同時(shí)相變冷卻液的載熱能力也高于單相冷卻液的顯熱量，系統(tǒng)在小流量的情況下即可滿足散熱需求，減少循環(huán)泵的功耗。
雖然兩相冷板式液冷系統(tǒng)具備一系列優(yōu)勢(shì)，但目前國(guó)內(nèi)供應(yīng)商多處于研發(fā)階段，量產(chǎn)項(xiàng)目較少，仍面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)：
尋找或者研發(fā)適合的電子氟化液或者制冷劑，確保合適的相變溫度和壓力，避免蒸發(fā)溫度過低或者泄漏時(shí)造成電子元器件結(jié)露；
需成熟的節(jié)點(diǎn)級(jí)的液體流量控制和相變壓力控制；
零部件尺寸問題（小型化/集成化），使用便利性；
即使兩相冷板式液冷技術(shù)仍然任重道遠(yuǎn)，但隨著高密度散熱的增加或者低版本芯片在低溫條件下超頻運(yùn)算需求的增加，兩相冷板式液冷終將在液冷市場(chǎng)占據(jù)一席之地。
作為運(yùn)動(dòng)與控制領(lǐng)域的先行者，派克漢尼汾積極跟進(jìn)數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的前沿技術(shù)探索，正在與多家國(guó)際服務(wù)器、熱管理系統(tǒng)供應(yīng)商開展兩相冷板式液冷技術(shù)探索，旨在攜手客戶合作共贏，為信息化、智能化、商業(yè)化的未來(lái)算力市場(chǎng)保駕護(hù)航！
