2026深圳国际液冷技术展览会暨行业论坛

液冷技术通过冷板式、浸没式及喷淋式三种主流方案，利用液体（去离子水、氟化液等）远超空气的导热性能（导热系数高15-25倍）与高热容特性，实现数据中心散热效率的突破性提升，将PUE（电能利用效率）降至1.05–1.2，其中空调能耗占比可从35%压缩至15%以下。在技术路线竞争中，冷板式液冷以65%–90%的市占率主导当前市场，其核心优势在于：高兼容性：通过金属冷板（铜/铝）间接导热，保留服务器原有架构，改造难度低；成熟可靠：十年以上技术积累，冷却液与设备无直接接触，泄漏风险可控；经济性：部署成本显著低于浸没式，适配传统机房改造，单机柜功率密度可达50kW+（风冷上限仅15kW）。

本文旨在深入剖析液冷板这一液冷系统的核心组件。我们将从其工作原理入手，详细介绍常见的液冷板结构、材质、制造工艺及其在不同场景下的应用特点。特别地，本文将重点聚焦于数据中心对高性能液冷板的严苛要求，包括其结构类型、制作工艺流程、关键性能与可靠性测试标准、流阻与清洁度控制等核心议题。

冷板

1.冷板描述

液冷板（Cold Plate）是液冷系统的核心热交换部件，由金属基板（铜/铝）与内部微流道组成。其工作原理是通过冷却液（水/乙二醇溶液）在流道内循环，吸收CPU/GPU等芯片热量（单芯片支持1000W），再经CDU（冷却分配单元）将热量传递至外部环境。冷板直接贴合发热源，热阻低至0.02–0.05°C/W，较风冷散热效率提升10–25倍。

2.冷板类型

3.冷板制造

铲齿工艺：基板铲削微通道→真空钎焊密封→宝塔接头焊接，漏率<10⁻³ Pa·m³/s。

埋管工艺：铝板CNC铣槽→压入预弯铜管→钎焊密封→表面阳极氧化（膜厚10–20μm）。

3D打印：SLM技术实现复杂流道，但表面粗糙度Ra>15μm需后处理降低流阻。

4.冷板组装

模块化集成：冷板通过快接头（如UQD系列）与分水器（Manifold）插接，减少管路数量50%。

导向定位设计：导向凸起与锁止弹簧补偿公差，确保冷板与芯片表面贴合精度±0.5mm。

维护优化：分水器齿轮齿条机构实现免工具拆装，支持>100次插拔。

5.冷板技术冷却系统

冷板与CDU、泵组、冷却塔构成闭环系统：

一次侧：冷却塔/干冷器将热量排至环境，PUE降至1.05–1.15。

二次侧：CDU动态调节冷却液流量（1–5L/min）与温度（45–60℃），匹配服务器负载。

开发要求

机械要求

1.冷板机械设计

流道设计：微通道宽≤1mm，深宽比≤2:1，压降≤30kPa；蛇形流道温差控制±3℃。

结构强度：爆破压力≥8bar（额定3倍），抗振动（5–500Hz/5Grms）及1.5m跌落冲击。

2.冷板流体接头

快接头通径6–12mm，盲插力≤30N，静态泄漏率<10⁻³ Pa·m³/s，支持万次插拔（如Stäubli CPC系列）。

3.冷板冷却回路集成

支路流阻差异≤10%，集分水器流速≤1.5m/s；软管（卡箍密封）或硬管（应力缓冲设计）连接。

4.冷板外观要求

接触面平面度≤0.05mm，粗糙度Ra≤1.6μm；铜板化学镀镍（5–10μm），铝合金阳极氧化。

热性能需求

散热效率：热阻≤0.05°C/W@1000W/cm²，芯片温差≤5℃。

流阻控制：微通道冷板在1–5L/min流量下压降≤30kPa，避免泵功过载。

可靠性需求

1.静水压力：工作压力0.3–1MPa，氦检漏率≤10⁻³ Pa·m³/s。

2.腐蚀：乙二醇溶液（25±5%）浸泡1000小时，材料失重率≤0.1mg/cm²。

3.动态特性：10万次压力脉动循环（±10%ΔP），结构无疲劳裂纹。

4.温度循环：-40℃↔125℃冷热冲击1000次，密封无失效。

测试方法

1.机械测试

尺寸：三坐标仪测量流道公差±0.1mm，接口螺纹精度符合G1/4标准。

结构：X射线探伤检测焊缝气孔率≤1%，超声波验证壁厚均匀性。

冷板集成：模拟服务器机箱安装，检查盲插接头对位精度（±0.5mm）及管路应力。

外观：目视+显微镜检查表面缺陷，色差仪评估涂层一致性。

2.性能测试

热性能：加热膜模拟1000W/cm²热流密度，红外热像仪监测温度分布，验证ΔT≤5℃。

流体压降：流量计+压力传感器记录ΔP曲线，1–5L/min下压降≤30kPa。

3.可靠性测试

静水压力测试：0.6MPa保压30分钟，压降≤5%。

腐蚀测试：冷却液浸泡+85℃/85%RH湿热老化1000小时，密封圈硬度变化≤15%（ASTM D471）。

动态特性：振动台模拟20–2000Hz/5Grms三轴振动2小时，结构无松动。

温度循环：-40℃↔125℃循环1000次，氦检漏率维持标准。

流阻与清洁度控制

1.流阻控制

优化设计：微通道流道宽深比≤2:1，蛇形流道增设湍流器（压降增幅<10%，换热系数提升30%）。

动态调节：CDU内置变频泵，依据GPU负载动态调节流量（0.5–5L/min），避免低负载泵功浪费。

2.清洁度控制

冷却液过滤：三级精密过滤（50μm→20μm→5μm），防止微通道堵塞。

表面处理：流道内壁电解抛光（Ra≤0.8μm），减少颗粒物吸附；去离子水电导率≤0.1μS/cm。

3.测试标准对比

总结

液冷板技术以 “高导热、零泄漏、智能化” 为核心演进方向：

材料与结构创新：铜质铲齿冷板主导AI服务器（热阻0.02°C/W），3D打印拓扑流道提升效率30%；

可靠性壁垒：双重密封（氟橡胶+电磁锁扣）与10万次插拔寿命，支撑数据中心99.999%可用性；

流阻-热阻平衡：微通道设计结合动态流量控制，实现散热效率与能耗的最优解。

未来趋势：相变材料（如石墨烯）强化导热路径，AI动态温控降低无效能耗15%；冷板技术正驱动数据中心向单机柜200kW+超高密度算力迈进。