深度解析!两相冷板式液冷系统的优势与挑战
2025-04-11 19:11:43
近年来,AI大模型、云计算、超算等领域对算力提出更高要求。随着服务器的快速迭代以及芯片的不断升级,散热需求也随之迅速增加。
面对高密度的散热需求,液冷散热技术发展出多条路线,主要包括冷板式液冷、浸没式液冷以及喷淋式液冷等方式。其中,冷板式液冷是目前主流的成熟技术方案,可以分为单相冷板式液冷和两相冷板式液冷。今天,就与小派一起聚焦两相冷板式液冷技术,深度解析这一技术的优势与挑战吧。
基于大量市场调研,我们将从以下三个方面,探讨两相冷板式液冷所具备的技术优势:
液冷系统的架构及兼容性
相比浸没式液冷,冷板式液冷对服务器的传统架构适配性较好,且总体重量变化不大,对机房承重要求不高,适合对现有存量机房升级改造,更有利于后期单相冷板升级为双相冷板。同时,冷板式液冷对CPU/GPU的改造要求较低,配套电气机架改动较小,冷却液与电气元件不直接接触,可避免很多兼容性问题。此外,在相同散热量的情况下,与单相冷板和浸没式液冷循环系统能耗相比,两相冷板式液冷系统的泵驱能耗更低。
经济性
在低压相变冷却液循环过程中,铝可以代替铜,以避免在管路中使用不锈钢、铜等高价金属,从而减少系统管路费用。相比于浸没式液冷使用大量的电子氟化液/矿物油,冷板式液冷系统冷却液的使用量以及日常维护过程中的损耗远低于浸没式液冷,初期投资得以降低。
冷却液特性
电子氟化液/制冷剂的电导率非常低,常用作电气元件清洁,即使发生泄漏,本身也不会对电气元件造成损害;电子氟化液/制冷剂属于纯净物,在系统循环中无需添加缓蚀剂/杀菌剂等添加剂,保证了系统的洁净度,降低系统腐蚀风险。得益于成熟的传统制冷系统技术,系统安装干燥过滤器后,可以长时间保持洁净,堵塞、腐蚀管路的概率大幅减少;冷却液相变时产生的沸腾传热效率约为单相对流传热效率的3~10倍,可以满足高密度散热需求,同时相变冷却液的载热能力也高于单相冷却液的显热量,系统在小流量的情况下即可满足散热需求,减少循环泵的功耗。
虽然两相冷板式液冷系统具备一系列优势,但目前国内供应商多处于研发阶段,量产项目较少,仍面临一些技术挑战:
寻找或者研发适合的电子氟化液或者制冷剂,确保合适的相变温度和压力,避免蒸发温度过低或者泄漏时造成电子元器件结露;
需成熟的节点级的液体流量控制和相变压力控制;
零部件尺寸问题(小型化/集成化),使用便利性;
即使两相冷板式液冷技术仍然任重道远,但随着高密度散热的增加或者低版本芯片在低温条件下超频运算需求的增加,两相冷板式液冷终将在液冷市场占据一席之地。
作为运动与控制领域的先行者,派克汉尼汾积极跟进数据中心冷却系统的前沿技术探索,正在与多家国际服务器、热管理系统供应商开展两相冷板式液冷技术探索,旨在携手客户合作共赢,为信息化、智能化、商业化的未来算力市场保驾护航!