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AI算力散热迎来变革:四大前沿技术拆解
AI算力散热迎来变革:四大前沿技术拆解
2026/09/07 08:27
阅读:10

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导读: 微通道冷板是英伟达重点布局的技术方向

随着AI芯片功耗一直走高,传统的散热方案慢慢到了性能的极限,液冷已经成了高密算力中心的必须要走的路,现在行业里出现了微通道冷板、芯片级微流体、磁悬浮制冷、45℃高温温水液冷这四个前沿路线,英伟达、微软这些大公司都纷纷下赌注,想要解决高功耗芯片的散热和能耗问题。

 

微通道冷板是英伟达重点布局的技术方向,目前整体处于工艺验证阶段,离大规模量产还有加工制造、成本控制、产业链协同、基建标准这四个现实障碍,嵌入式微通道冷板被看作行业长期演进的方向。

 

和传统液冷方案比起来,微通道冷板有三个核心的优势,微米级流道让热交换效率提高30%以上,换热系数能达到传统液冷的2到3倍,它的散热能力强,能承受芯片更高的热负荷,设备厚度只是传统方案的三分之一,冷却比较均匀,能避开气泡造成的散热隐患;第二点是节能效果明显,流体层流的设计能减少泵送时候的损耗,水泵的能耗能变成原来的一半;第三点是集成度更高,整合芯片顶盖、水冷板等多个部件,与此同时支持芯片、内存双向同步冷却,适配CoWoS先进封装架构的高功耗算力芯片。

 

微软,选的是芯片级微流体技术路线,在2025年9月对外发布了自己研发的微流体冷却方案,这个技术直接在硅芯片背面蚀刻微米级的沟槽,让冷却液直接流过芯片发热的核心部分,从根本上缩短传热的路径。实验室测试数据显示,和常规冷板散热比起来,微流体冷却散热性能最高能提升300%,GPU芯片内部最高的温升能降低65%。

 

这项技术有希望优化数据中心PUE指标,降低整体的能耗和运营成本,不过目前还在实验室阶段,芯片背面刻槽的工艺难度、良率还有成本,还是商业化落地的主要阻碍。

 

在制冷机组端,磁悬浮制冷技术凭借无摩擦特性打开新的优化空间。其依靠电磁力实现压缩机转子悬浮运转,摆脱传统结构机械摩擦与润滑油依赖,从源头减少磨损与无效能耗。该方案具备无油运行可靠性高、全工况节能、低噪音、寿命长、模块化灵活扩容的特点,其高温出水能力,能够很好匹配液冷CDU一次侧的使用需求。

 

现在全球磁悬浮制冷市场是一超多强的格局,丹佛斯占了全球大部分核心压缩机的份额,在整机方面,维谛这些海外品牌把控着高端存量市场,美的、格力、冰轮环境这类国内厂商靠着性价比和本土化服务,一直在推进国产替代的进程。

 

英伟达新一代RubinAI服务器,带来了45℃温水降温这一反直觉的系统级方案,整机采用100%全液冷架构。

 

传统液冷一般用20℃左右的冷水,得靠冷水机组一直做功制冷,而45℃进水的方案,就算外部环境温度到了35℃,还能有10℃的换热余量,光靠干冷器就能完成散热,能明显压低数据中心PUE,减少制冷能耗和水资源消耗。

 

但高水温的方案不是完美的,散热的压力会转移到机柜里面,CDU、密封接头的可靠性标准被大大提高,进水温度升高会让芯片结温变高,有可能会加重封装损耗、缩短芯片使用寿命,整套方案的长期稳定性,还得靠算力中心大规模实测验证。

 

整体来看,当前AI散热技术正在从机柜级冷板,向芯片、封装、晶圆层面下沉,巨头分别从冷板硬件、芯片改造、制冷机组、系统水温四个维度开展创新。各类前沿技术各有优势,也都存在工艺、成本、可靠性等不同程度的短板,短期内难以实现全面替代。相信未来行业将是多路线并行,技术成熟度、产业链配套、实测表现,将决定各项技术的规模化落地节奏。