【導(dǎo)讀】液冷技術(shù)，憑借其遠(yuǎn)超空氣的優(yōu)異熱傳導(dǎo)能力，已從可選方案轉(zhuǎn)變?yōu)橥黄粕崞款i、確保系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，并正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。然而，將液體引入精密的電子設(shè)備附近，也對系統(tǒng)的可靠性提出了嚴(yán)苛挑戰(zhàn)，其中，負(fù)責(zé)輸送冷卻液的連接器便成為了決定整個(gè)液冷系統(tǒng)成敗的“咽喉要道”。本文將深入剖析專為高性能計(jì)算、電動汽車充電樁等嚴(yán)苛應(yīng)用而設(shè)計(jì)的液冷連接器，探討其核心技術(shù)要求、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)，以及如何通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)來應(yīng)對無泄漏、高載流等關(guān)鍵難題，為構(gòu)建面向未來的綠色、高效算力基礎(chǔ)設(shè)施奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
通過詳細(xì)分析技術(shù)數(shù)據(jù)，可以深入了解那些專為高性能計(jì)算系統(tǒng)、電動汽車充電樁等要求比較嚴(yán)苛的應(yīng)用輸送冷卻液而設(shè)計(jì)的連接器。
在工業(yè)、航空航天和汽車行業(yè)，利用液體進(jìn)行熱交換早已司空見慣。運(yùn)動部件會迅速升溫，而液體能夠有效地將熱量傳遞到溫度較低的區(qū)域。如今，隨著服務(wù)器的功耗從數(shù)十千瓦攀升至數(shù)百千瓦，將同樣的液冷方式應(yīng)用到服務(wù)器/高性能計(jì)算等新技術(shù)領(lǐng)域已是勢在必行。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)TrendForce（集邦咨詢）預(yù)計(jì)，液冷技術(shù)在AI數(shù)據(jù)中心的滲透率將從2024年的14%大幅提升至2026年的40%，并在未來數(shù)年持續(xù)增長。
固態(tài)電路中其實(shí)也存在“運(yùn)動部件”；電子和空穴在晶體管內(nèi)部及其之間傳導(dǎo)電流。這種電流傳導(dǎo)使得電子與空穴在晶體管連接區(qū)域復(fù)合時(shí)局部釋放熱量。液體比氣體具備更優(yōu)異的熱傳導(dǎo)能力，但兩者都不能直接接觸晶體管的結(jié)點(diǎn)，因此熱量首先需要通過集成電路的封裝傳導(dǎo)出去。
得益于物理定律和出色的設(shè)計(jì)，熱量通常會向溫度較低的區(qū)域擴(kuò)散，而這些區(qū)域通常位于器件的表面。熱量一旦傳導(dǎo)至表面，便可以轉(zhuǎn)移到空氣或液體等其他介質(zhì)中。能否以足夠快的速度散熱從而確保晶體管的結(jié)點(diǎn)在其工作溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，這一點(diǎn)至關(guān)重要。液體是比氣體更高效的熱傳導(dǎo)介質(zhì)，但是利用液體給電子設(shè)備散熱也會帶來一些復(fù)雜的難題和挑戰(zhàn)。
根據(jù)具體應(yīng)用情況來看，所使用的液體有可能不是絕緣介質(zhì)（不導(dǎo)電），因此連接器需要滿足一些基本要求。其中之一是確保無泄漏，其二是在給定尺寸下具備較高的載流量，這兩點(diǎn)要求都會影響連接器的設(shè)計(jì)。
安富利作為全球領(lǐng)先的技術(shù)分銷商和解決方案提供商，擁有非常全面的代理產(chǎn)品線和海量的零部件庫存，以及出色的供應(yīng)鏈服務(wù)和強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力，能夠?yàn)楸椴际澜绺鞯氐目蛻艉凸こ處熖峁╊I(lǐng)先的連接器方案和專業(yè)支持。
在安富利代理的IP&E（互連、無源與機(jī)電器件）全系列產(chǎn)品線中，連接器的品類尤為豐富，可為客戶提供多樣化的選型支持，進(jìn)一步優(yōu)化其設(shè)計(jì)。以安費(fèi)諾的UQB和UQDB系列液冷連接器為例，這兩款連接器的技術(shù)指標(biāo)超越了開放計(jì)算項(xiàng)目（OCP）制定的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范。UQB系列采用快速連接技術(shù)，而UQDB系列則具備盲插功能，便于安裝。這兩款不同系列的連接器均采用高性能的航空級密封材料，并配備雙向截止閥和干式斷開自密封功能，可有效防止泄漏和滴液。為了延長器件的使用壽命，UQB和UQDB系列液冷連接器采用了不銹鋼材質(zhì)來防止腐蝕。
液冷行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
UQB/UQDB系列連接器符合OCP通用快速斷開標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)適用于利用液體冷卻電子設(shè)備的不可燃單相系統(tǒng)。 “單相” 指所使用的流體始終處于液態(tài)。而在兩相系統(tǒng)中，流體會經(jīng)歷汽化和冷凝過程。這個(gè)過程能夠帶走更多的熱量，散熱效率更高，但系統(tǒng)復(fù)雜性也大幅增加。
單相系統(tǒng)包括：
芯片直冷：在這種配置中，需要將冷板直接粘合在集成電路的封裝上，類似于傳統(tǒng)的散熱裝置。冷卻液在冷板內(nèi)部流動，以帶走芯片產(chǎn)生的熱量。
后門熱交換器：通常是一種混合方案，服務(wù)器的實(shí)體后門被替換為一個(gè)有冷卻液在其中循環(huán)流動的門。溫度高的液體隨后會流經(jīng)熱交換器（通常位于建筑物外部）。
浸沒式液冷：在這種配置中，電路板會被浸沒在一種導(dǎo)熱但絕緣的液體中。
在上述各種方案中，所使用的液體多為去離子水、丙二醇或合成油。這些液體安全無毒，具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性，且沸點(diǎn)高。而在兩相系統(tǒng)中，冷卻液通常含有氟碳化合物，沸點(diǎn)較低。
冷卻液分配單元
液冷技術(shù)的部署方式多種多樣。行間冷卻是為整排服務(wù)器機(jī)架配備一個(gè)冷卻液分配單元，并放置在機(jī)架旁邊；機(jī)架內(nèi)冷卻則是將冷卻液分配單元集成到機(jī)架內(nèi)部，讓冷卻液更接近最熱的組件。
冷卻液分配單元（CDU）是任何液冷系統(tǒng)的核心設(shè)備。此外，構(gòu)成任何CDU的主要組件都包括：用于輸送液體的泵、管道和歧管，一個(gè)熱交換器，一個(gè)過濾系統(tǒng)，一個(gè)控制單元以及用于維持冷卻液流量和壓力、監(jiān)測溫度和檢測泄漏的傳感器。
熱交換器是關(guān)鍵組件，其設(shè)計(jì)取決于系統(tǒng)采用的是液-液形式還是液-氣形式進(jìn)行熱交換。在液-液系統(tǒng)中，溫度高的冷卻液所流經(jīng)的組件會與其他裝有冷水的組件相接觸，而這些冷水通常來自設(shè)施自身的供水系統(tǒng)。熱量通過組件表面從溫度高的冷卻液傳導(dǎo)到溫度較低的水中。隨后，這部分變溫?zé)岬乃畷槐贸鯟DU。
熱交換效率取決于熱傳遞系數(shù)。該系數(shù)的計(jì)算主要基于所使用材料的熱流密度（單位為瓦特每平方米），以及進(jìn)行熱交換的液體和材料之間的溫差。
液冷技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)中心和電動汽車充電設(shè)備。隨著越來越多的新型連接器解決方案推向上市，預(yù)計(jì)該領(lǐng)域?qū)⒂瓉砀嗟膭?chuàng)新。
安富利中國供應(yīng)商及產(chǎn)品管理總監(jiān)Gary Tang強(qiáng)調(diào)：“液冷方案是決定系統(tǒng)穩(wěn)定性、能效與可持續(xù)性的關(guān)鍵，為數(shù)據(jù)中心的綠色高效發(fā)展及算力產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。AI的加速滲透，正促使液冷技術(shù)從早期試點(diǎn)邁向規(guī)?；瘜?dǎo)入的新階段。無論客戶選擇何種液冷技術(shù)路線，安富利作為技術(shù)賦能型合作伙伴，都能為其提供從供應(yīng)鏈服務(wù)到設(shè)計(jì)研發(fā)，從產(chǎn)品增值服務(wù)到全套解決方案的多維生態(tài)賦能，以全棧式支持能力為其保駕護(hù)航。”
“我們代理了業(yè)內(nèi)頂尖品牌的領(lǐng)先IP&E產(chǎn)品，廣泛的產(chǎn)品組合覆蓋近100條IP&E產(chǎn)品線，涵蓋天線、電池、連接器、無源器件、電源等各類相關(guān)產(chǎn)品，能夠?yàn)榭蛻籼峁┱嬲饬x上的一站式采購平臺，全面滿足客戶的液冷系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)需求。憑借全面的代理產(chǎn)品線、扎實(shí)的技術(shù)服務(wù)能力、專業(yè)的技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)以及長期且前瞻的投入，安富利將助力客戶戰(zhàn)略卡位液冷賽道，為未來數(shù)字經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展夯實(shí)底層的基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)支撐?！?安富利中國供應(yīng)商及產(chǎn)品管理總監(jiān)Gary Tang補(bǔ)充道。
液冷連接器已遠(yuǎn)非一個(gè)簡單的流體通路部件，而是集成了材料科學(xué)、精密機(jī)械與流體動力學(xué)等多學(xué)科智慧的復(fù)雜系統(tǒng)。隨著UQD等通用標(biāo)準(zhǔn)的建立與推廣，行業(yè)正從各自為戰(zhàn)的“拼湊時(shí)代”邁向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的新階段，有效解決了不同廠商產(chǎn)品間的兼容難題。從無滴漏的密封技術(shù)到智能化的盲插設(shè)計(jì)，液冷連接器的每一次創(chuàng)新，都在為數(shù)據(jù)中心、電動汽車等領(lǐng)域的綠色高效發(fā)展注入強(qiáng)勁動力。
