中國(guó)粉體網(wǎng)訊 隨著人工智能、5G 通信以及云計(jì)算行業(yè)的迅速崛起，數(shù)據(jù)中心的算力需求不斷增長(zhǎng)，因而極大增加了冷卻能耗。傳統(tǒng)風(fēng)冷方案因散熱效率低、體積龐大等問(wèn)題逐漸被液冷技術(shù)取代，尤其是液冷板技術(shù)，因其高效散熱能力和緊湊設(shè)計(jì)，成為高功率芯片熱管理的核心解決方案。
液冷板的主要類(lèi)型
液冷板是間接液冷散熱中單相液冷的重要部件之一，液冷板的材料、結(jié)構(gòu)、制造工藝對(duì)散熱性能有巨大影響。目前，液冷板主要分為傳統(tǒng)液冷板、微通道液冷板、吹脹型液冷板以及多孔金屬液冷板等。
1.傳統(tǒng)液冷板
傳統(tǒng)液冷板包括鉆孔型液冷板、組裝型液冷板、焊接型液冷板和埋管型液冷板。
傳統(tǒng)液冷板結(jié)構(gòu)
2.微通道液冷板
與傳統(tǒng)液冷板類(lèi)似，采用微制造技術(shù)在金屬板上加工出微通道，以組裝或焊接的方式得到組裝型微通道液冷板或焊接型微通道液冷板。微通道的當(dāng)量直徑比傳統(tǒng)通道小多個(gè)數(shù)量級(jí)，其換熱系數(shù)遠(yuǎn)大于普通流道尺寸的散熱器，能夠?qū)崿F(xiàn)小體積的高熱流密度散熱。
帶扇形凹穴的微通道散熱器結(jié)構(gòu)示意圖
3.吹脹型液冷板
采用吹脹工藝制造液冷板，可大幅降低液冷板的制造成本，同時(shí)能降低液冷板的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。吹脹工藝在散熱領(lǐng)域中的研究應(yīng)用多為吹脹型均熱板。
吹脹型鋁制均熱板的結(jié)構(gòu)
4.多孔金屬液冷板
泡沫金屬液冷板由泡沫金屬和冷板腔體兩部分組成，其中泡沫金屬是液冷板獲得優(yōu)良散熱性能的關(guān)鍵。泡沫金屬由于具有極高的表面積體積比、高的導(dǎo)熱系數(shù)，并且泡沫金屬的金屬骨架具有較強(qiáng)的流體混合能力，能夠有效破壞傳熱邊界層,提高流體的紊亂程度，起到顯著的強(qiáng)化傳熱作用，被認(rèn)為是高性能緊湊型散熱器換熱器最有應(yīng)用前景的材料之一。
根據(jù)孔隙特征的連通性，可將泡沫金屬分為閉孔泡沫金屬和開(kāi)孔泡沫金屬兩類(lèi)。
填充不同結(jié)構(gòu)參數(shù)泡沫金屬的散熱器
液冷板在高功率芯片中的應(yīng)用場(chǎng)景
1.數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)中心包含大量的服務(wù)器，其高功率芯片在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量。液冷板通過(guò)貼合在芯片表面，能快速將熱量帶走，提高服務(wù)器的性能和可靠性。
2.人工智能與高性能計(jì)算：在人工智能訓(xùn)練和高性能計(jì)算領(lǐng)域，芯片需要進(jìn)行大量的復(fù)雜運(yùn)算，功率密度極高，液冷板能夠提供高效的散熱解決方案，保證芯片在高負(fù)荷運(yùn)行下的穩(wěn)定性、提高計(jì)算效率。
3.5G通信基站：5G基站的功率放大器等芯片在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，對(duì)散熱要求嚴(yán)苛。液冷板可有效解決散熱問(wèn)題，保障5G網(wǎng)絡(luò)的高效覆蓋和流暢通信。
4.電動(dòng)汽車(chē)：電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器等都包含高功率芯片。液冷板可幫助這些芯片散熱，提升電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程和安全性。
5.工業(yè)自動(dòng)化：在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，如機(jī)器人控制器、工業(yè)計(jì)算機(jī)等設(shè)備中的高功率芯片，在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行需要可靠的散熱。液冷板能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，為芯片提供穩(wěn)定的散熱保障，確保工業(yè)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
液冷板技術(shù)的創(chuàng)新不僅是散熱效率的提升，更是高功率半導(dǎo)體器件邁向高效、可靠、低成本的核心驅(qū)動(dòng)力。隨著國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速，液冷板將在新能源革命中扮演更關(guān)鍵角色。2025年5月28日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在江蘇·蘇州舉辦“第二屆高導(dǎo)熱材料與應(yīng)用技術(shù)大會(huì)暨導(dǎo)熱填料技術(shù)研討會(huì)”。屆時(shí)，我們邀請(qǐng)到浙江銀輪機(jī)械股份有限公司副院長(zhǎng)陸青松出席本次大會(huì)并作題為《高功率IGBT/SiC芯片用液冷板開(kāi)發(fā)與應(yīng)用》的報(bào)告。本報(bào)告將介紹液冷板行業(yè)發(fā)展背景、功率模塊封裝及芯片散熱要求、芯片液冷板技術(shù)及應(yīng)用前景。
個(gè)人簡(jiǎn)介
陸青松，高級(jí)工程師，現(xiàn)任浙江銀輪機(jī)械股份有限公司副院長(zhǎng)，主要從事IGBT、SiC芯片散熱相關(guān)技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用。
參考來(lái)源：
1.蔣紹輝等. 數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展. 新能源進(jìn)展
2.胡浩忠. 面向服務(wù)器芯片散熱的吹脹型液冷板設(shè)計(jì)及其性能研究. 華南理工大學(xué)
3.邱貴乾. 面向服務(wù)器CPU芯片散熱的泡沫銅液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及性能研究. 華南理工大學(xué)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）
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