冷板两相液冷有望成下一代技术方向

两相冷板式液冷，指冷却液在散热过程中通过气液相变实现高效热传递。其工作过程为：冷板内的冷却液吸收服务器发热元件的热量后沸腾汽化，由液态转为气态，从而冷却元件。随后，气态冷却液在冷凝器中重新凝结为液态并释放热量。

随着芯片功耗与单机柜功率密度的不断提升，在传统40℃二次侧供液温度下，单相冷板的散热能力已接近极限（目前实验数据显示其解热上限约为热流密度160W/cm²、单芯片功耗2000W）。面向未来单芯片超过3000W及MW级AI机柜的散热需求，若继续采用单相液冷，则需将运行温度降至30℃以下，这不仅导致自然冷却方式难以适用，还会使单机柜流量与管路尺寸大幅增加，进而影响数据中心液冷系统的节能性、安全性与可部署性。

近期英伟达首席热设计专家阿里・海达里（Ali Haidari）在 42 届 SEMI-THERM（全球半导体热管理顶级权威研讨会，IEEE 出版）连续发表三篇液冷技术论文，值得注意的是本次发表的最新论文，全部是针对两相冷板式液冷技术的研究。本次论文的发表代表英伟达官方底层散热技术研发方向，并非厂商合作试点论文，是面向下一代超高功耗 AI 芯片的底层标准预研成果，也释放了核心信号：两相冷板液冷有望成为未来重要的发展方向之一。

1、 液冷技术路径解构：主流方案痛点与下一代技术走向

当前液冷技术已形成冷板与浸没两大主流路径分野，分别对应“局部精准散热”与“全域浸泡散热”两种典型模式。

◆单相冷板式液冷：成熟度较高但存在性能瓶颈

作为当前市场占比超90%的主流液冷方案，单相冷板式液冷通过金属导热板与芯片表面紧密贴合，借助冷却液循环实现散热，在兼容现有服务器架构方面具备显著优势。然而，当芯片功耗突破500W时，单相冷板温控能力显著下降，随着芯片功耗持续增长，单相冷板面临散热能力的天花板，为应对更高功耗芯片的散热，系统PUE值也会迅速上升，难以满足未来高算力场景的散热需求。

◆浸没式液冷：极致散热但应用门槛较高

浸没式液冷通过将服务器整体浸没在冷却介质中，能够将PUE有效控制在1.1以下。然而，该技术在规模化部署中仍面临较高门槛。技术层面，冷却液与ICT设备材料之间存在兼容性风险；运维方面，设备故障时需整机吊装更换，单节点维护时间超过4小时。此外，部分冷却液年损耗率与回收处理成本较高，环保合规压力也进一步限制其大规模推广。

◆下一代技术方向：两相冷板技术——高解热能力与实用性的结合

随着未来芯片功耗的提升，行业迫切需要一种强解热能力、兼顾效率、成本与运维的技术方案，在此背景下，兼具高解热能力与工程可行性的两相冷板技术，正成为应对下一代散热挑战的必然选择。

2、 两相冷板技术的原理与价值

两相冷板技术的本质在于对相变过程的精准调控，其核心原理是借助低沸点冷却工质在密闭腔体内实现“液态—气态—液态”的循环相变，从而达到高效散热的目的。与单相液冷主要依赖液体温升吸收显热不同，两相冷板技术充分利用工质在相变过程中吸收和释放的潜热，因而具备更强的热承载能力。以典型低沸点工质R134a为例，1公斤冷却工质完全汽化所吸收的相变潜热，约为其从25℃加热至沸点所吸收显热的8–10倍，显著提升了其热承载能力。

单相冷板与两相冷板对比

在实际运行中，芯片产生的热量传导至冷板壁面，冷板内部的微通道结构将芯片产生的高热流密度热量快速传导至环保低压制冷剂，使工质在冷板内发生相变吸热，从而显著提升换热能力并降低器件结温，如下图所示。

两相冷板芯片级散热原理图

生成的蒸汽在压差驱动下汇集至回液歧管并流向冷板远端的CDU，在板式换热器中与一次侧冷却水进行热交换，凝结为液体。在凝结过程中，工质分子间距减小，释放的潜热被排出系统，温度也随之降低。冷凝液随后借助泵驱作用回流至热源区域，继续参与下一次相变循环，形成一个封闭的自维持散热回路，如下图所示。

 两相冷板液冷系统方案架构图

两相冷板技术的核心价值，在于有效解决了当前散热领域两大技术路线的关键痛点。相较于单相液冷仅依赖液体显热吸热，两相冷板利用相变潜热将散热效率提升30%–50%；与此同时，该技术也规避了浸没式液冷需整机浸泡的局限，大幅减少冷却液用量的同时使得运维更为便捷。

尽管优势显著，两相冷板技术在推广中仍面临若干关键技术挑战，尤其在密封与控制方面。相变过程中液体汽化引发体积膨胀，系统需实现极高的密封性与压力控制精度，否则易导致漏液或气阻，不仅影响散热性能，还可能损坏电子元件。此外，相变过程动态变化迅速，要求温控系统具备亚毫秒级响应能力，以实时调节冷却状态，避免芯片温度波动，确保运行稳定与寿命。这些挑战也正是当前行业研发与突破的重点方向。

冷泉能控科技（深圳）有限公司，专注于电子散热高效液冷板解决方案，提供从研发设计、加工制造、端到端交付全流程服务。产品包括液冷板、快接头、管路组件及冷却系统等。公司技术团队由西安交大、中南大学和长江大学教授领衔，汇聚多名国内外顶尖院校硕博人才。融合高校研发资源与产业实践经验，形成覆盖技术研发、生产落地到市场开拓的全链条能力，拥有9项发明专利及成熟量产工艺。

冷泉能控无水两相液冷技术利用液冷工质沸腾吸热的原理，散热效率是传统水冷的数十倍，实现单芯片散热能力≥2000W，效能提升60%，能耗相比传统散热降低60%~80%，并支持单机柜超高功率密度，显著提升数据中心空间利用率和算力密度。其核心优势在于:

①相变传热: 极高散热功率，满足顶级AI芯片需求;本质安全，液冷工质无毒、不导电、不腐蚀，即使发生极小概率泄漏亦不损坏设备，彻底消除水相关风险;

②无水特性: 液冷工质循环温度高于室温，消除凝露风险;卓越能效，助力数据中心PUE轻松降至1.1以下，大幅降低长期运营成本;

③常压沸腾: 冷却工质在常压下自然沸腾，无需压力容器/减压阀，常压系统无高压喷射风险;

④广泛适用性：冷板式模块化设计完美适配新建智算中心、老旧机房改造及边缘计算等高增长场景。

公司主营：数据中心两相散热解决方案、高性能机架级散热方案预研、两相液冷板、两相CDU等，支持1000w及以上的定制散热需求、机房新建与老旧改造。

2、芯寒智能

浙江芯寒智能科技有限公司（简称“芯寒智能”）成立于2025年，是一家专注于AIDC（人工智能数据中心）液冷解决方案的硬科技企业。公司依托浙大硕博团队的技术积累与东阳光的产业资源，致力于为高密度、高功耗算力部署场景提供高效、节能的液冷系统整体解决方案。

芯寒智能作为国内稀缺的全栈 AIDC 液冷解决方案提供商，已实现从水冷板、单相浸没到两相浸没 / 冷板的全系列产品落地，是国内少有同时掌握单相 + 两相液冷核心技术的企业。公司自主研发的 Landau™ 2PCP 两相冷板和 Landau™ 2PIC 两相浸没液冷解决方案，可解决热流密度超过 200W/cm² 的散热需求，支持单机柜功率密度高达 200kW，适配英伟达 GB300、GB200、H200 及下一代 Rubin 全系列 AI 芯片。

针对两相液冷行业普遍存在的“局部干烧”“汽堵”和“泄漏”三大痛点，芯寒智能实现了三大核心技术突破：

• 精准流控技术：通过全局视角的流量感知与分配控制，结合AI态势感知系统，毫秒级将冷量向高低负载节点调节倾斜，彻底解决算力波峰波谷切换时的局部过热问题。

• 全链路自研体系：自主筛选低成本高稳定性冷媒，积累了数十种冷媒的数万小时测试数据；自研覆盖液体、气体、电气、信号全场景的专用器件，实现优异的系统性能。

• 极致能源效率：推出的两相液冷技术可以彻底摆脱传统数据机房冷却方案对人工冷源的依赖，利用大气环境直接散热，由此极大地降低了AI模型训练的能耗，并带来机房基础设施建设费用的显著节省。

3、塔能科技

塔能（江苏）科技有限公司，深耕物联网精准节能领域，专注于两相液冷产品与整体散热解决方案。公司依托航空航天级两相散热技术及国内顶尖高校联合研发中心，拥有完整的专利与资质体系，核心产品覆盖芯片级冷板、机柜背板级散热系统、泵驱两相CDU及集成冷站。

核心技术壁垒：

1、泵驱主动控温：从被动固定沸点到按需精准锁定

塔能通过变频磁力泵调节系统压力动态改变工质沸点。用户可根据不同芯片的特性设定目标温度，系统自动维持。沸点可在较宽区间内连续调节，响应速度显著优于常规单相水冷板，控温精度达±1.5℃（多项目实测）。塔能将两相液冷从“被动散热”升级为“主动控温”。

2、微通道冷板：几何强化沸腾换热

塔能冷板内部加工有微米级宽度的微通道，相比传统平直通道，具有三大优势：单位体积内换热面积大幅提升，促进气泡快速脱离避免局部“烧干”，以及沸腾换热系数显著提升（某高校联合实验室风洞实验数据）。这一设计直接支撑了600W/cm²级别的热流密度承受能力。

3、弹性制冷：毫秒级响应瞬时热冲击

塔能“弹性制冷”技术通过智能控制算法，依据气化量自适应芯片负载变化——芯片发热越多，沸腾越剧烈，无需频繁调泵操作，实现毫秒级自然热响应。多项目实测表明系统可在宽负载范围内维持±1.5℃控温精度。

4、多机并联稳定性

塔能开发的分布式泵驱两相架构，通过每路冷板入口配备电子膨胀阀可独立调节过冷度，控制器实时监测各冷板出口温度及干度动态调整阀门开度，CDU采用环形供液管路减少远端压降。单台CDU可支持多块冷板稳定并联。某芯片研发企业机房内混合部署了多个主流品牌的AI服务器，总功率达数百千瓦，塔能为其部署了数十个机柜的两相液冷系统，已连续稳定运行超过一年。

5、全焊接密封与无水设计

塔能采用全焊接密封管路和军工级密封接头，出厂前经严格检漏，泄漏率优于行业标准一个数量级以上。系统采用密闭工质循环，不消耗一滴水，WUE≈0，没有冷却塔、没有蒸发损失、没有补水需求。工质为环保介电液体，不导电、无腐蚀，即使发生极端泄漏也不会损坏服务器。

液冷技术通过冷却液直接/间接接触热源，核心结构包括：

• 热交换核心  ：冷板（CPU/GPU专用）、CDU（冷量分配单元）；
• 循环网络  ：Manifold分液器、EPDM/PTFE管路、快接头；
• 动力与控制  ：变频循环泵（如飞龙股份电子泵）、智能温控系统。

主流方案中，冷板式兼容现网改造（占存量市场80%），浸没式为超算首选（PUE逼近1.0）。 2025年AI服务器的产值超过4000亿美元，年增45%。随着英伟达从Hopper系列向Blackwell系列转换，整个AI服务器产值提升。预计今年AI服务器的市场占有率会从去年的66%突破到今年的70%以上；另外，液冷散热方案的渗透率也有望从去年的14%提升到今年的30%。 涉及的材料有：铜、铝、复合金属材料、金属焊接材料、不锈钢、氟塑料、橡胶材料、密封材料、特种工程塑料、导热散热材料，热界面材料等 按照部件来分有：冷却塔、管道、CDU 液冷换热单元、CDU 液冷板、接头、歧管、主泵和辅泵、流量控制系统、过滤系统等 系统集成方面有：空调、机柜、传感器、电源、泄漏检测、控制单元等 按照产业链来区分有：互联网企业，云服务器企业，代工企业、各个零部件企业、材料企业等； 欢迎大家加入我们，共绘服务器液冷散热未来！

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