液冷技术新趋势-AI服务器微通道水冷板（MLCP）质量保证

生成式 AI 的高速发展推动算力需求持续攀升，进而带动芯片功耗显著上涨。英伟达下一代 Rubin/Rubin Ultra 芯片的功耗预计将大幅提升，从当前 GB300 芯片的 1400W 突破至 2000W 以上。然而，当前主流的单相冷板方案存在明显瓶颈，其散热能力上限约为 1500W，已难以满足 Rubin 系列算力芯片的散热需求。这一供需差推动液冷技术加速迭代，具备更强散热能力的两相式冷板与微通道水冷板Micro-Channel Liquid Cooling Plate（MLCP）为解决超高功耗芯片散热问题而指定的技术路径，正成为更具潜力的解决方案。

（来源WCCFTECH NVIDIA Might Switch Up Cooling Solutions With Next-Gen Rubin Ultra as It Battles Thermal Constraints）

当前液冷与MLCP液冷技术趋势

当前算力芯片主流液冷方案为单相冷板，其核心原理是使用高沸点水基冷却液，在换热过程中不发生相变。在材质与结构设计上，冷板基材以高导热性的铜为主和部分铝制，整体由热源对接面、内部流道及进出液结构构成；内部流道宽度通常在 0.1 毫米至数毫米之间，且设计翅片结构以提升散热效率。

但传统单相冷板方案存在三大明显局限：

1. 热阻较高，多层热界面材料叠加会导致热阻累积，影响热量传导效率；
2. 流道为毫米级尺寸，冷却液流速相对较慢，进而拉低整体换热效率；
3. 难以实现芯片表面温度均匀分布，局部易出现高温点。

因此，尽管传统冷板方案的散热效率较风冷有显著提升，但面对 1500-2000W 乃至更高的散热需求时，其效率已显不足，无法完全满足高功耗芯片的散热要求。

（来源：数据中心液冷技术的应用研究进展）

与传统冷板相比，MLCP 通过精密蚀刻技术加工出微米级（10-1000 微米）的狭窄水道，而传统冷板的流道宽度通常在 1-3 毫米。MLCP的设计极大拓展散热面积，使冷却液与热源的接触面积较传统方案提升 10 倍以上，为高效散热奠定基础。

同时，微通道内冷却液的流动状态也发生了根本性改变。在微米级空间中，流体呈层流状态分布，热边界层厚度大幅减薄，热交换效率随之显著提高，其换热系数可达传统液冷方案的 2-3 倍，能更快带走芯片产生的高热量。

MLCP还有个核心优势是高度集成。传统散热要经过芯片、导热材料（TIM）、金属盖（IHS）、另一层导热材料（TIM），最后才到水冷板，一层一层的界面会让热阻堆起来。但 MLCP 技术把芯片金属盖（IHS）和水冷板做成了一个整体，中间的界面和导热材料都省掉了。这样一来，冷却液能更靠近芯片表面，热传递的路径短了一半还多，整体热阻也大大降低。

（来源：液冷产业链：微通道水冷版（MLCP）方案介绍）

但液冷板量产仍面临显著工艺挑战。微米级水道的加工精度要求极高，实际生产中，微米级水道的加工难度、液体渗透率的精准控制以及规模化生产的良率提升，都是需要突破的关键环节。若任一工艺环节出现偏差，都可能引发漏液、散热不均等问题，直接影响产品性能与可靠性。

尽管 MLCP 技术前景广阔，但目前仍处于 “测试验证期”，距离量产至少需要 3-4 个季度，核心瓶颈在于液体渗透与泄露：一次失误即 “百万损失”。因为MLCP 的冷却液直接接触芯片，一旦密封件老化或微通道破损，泄漏的液体可能瞬间摧毁价值数十万至数百万美元的服务器。在服务器 5-8 年的使用寿命中，如何保证密封材料的完整性、避免长期使用后的渗透风险，是生产商需突破的首要难题。

质量挑战1 翅片弯折

MLCP 微通道制造过程（如蚀刻、冲压、焊接）中的工艺控制不当，或组装时的外力冲击。内部翅片弯折会直接导致以下影响：

1. 破坏微通道流道的均匀性，造成冷却液局部流速异常，降低换热效率，甚至引发芯片局部过热；
2. 严重弯折可能堵塞部分流道，进一步加剧散热瓶颈，同时增加冷却液循环系统的压降，影响整体运行稳定性。
3. ZEISS METROTOM蔡司高分辨率无损扫描技术，精准识别内部翅片的弯折位置与程度，避免常规检测遗漏的隐患。
   

▲图示为翅片弯折

质量挑战2**** 微通道堵塞

MLCP 的微通道宽度仅 50-150μm（约为传统流道的 1/10），直接承担芯片热量交换功能，堵塞会从散热性能、系统可靠性到成本控制形成连锁，形成以下负面影响:

1. 散热效率骤降，触发芯片故障堵塞会压缩冷却液流通截面，导致局部流速异常、换热面积锐减，直接打破MLCP低至 0.03℃・cm²/W的低阻散热优势。堵塞区域的热量无法及时传递，会引发芯片局部过热，轻则触发降频、性能衰减，重则导致芯片烧毁；
2. 系统压力失衡，加剧设备损耗微通道堵塞会导致冷却液循环阻力激增，迫使水泵负载升高以维持流量，不仅增加能耗，还会加速泵体老化；
3. 长期可靠性存隐忧即使是微小堵塞，也可能成为杂质堆积的“核心”，在长期运行中逐渐扩大堵塞范围；同时，堵塞区域的局部高温会加速材料老化，增加通道腐蚀、开裂风险，缩短 MLCP 5-8 年的设计使用寿命。

ZEISS METROTOM蔡司高分辨率无损扫描技术，具备较大的行程，同等尺寸的工件可以实现更大的放大倍率，获取更高分辨的图像，即使是微小的堵塞也不会放过，精确定位堵塞区域。

▲ 图示为放大倍率逐渐增加，微通道堵塞

蔡司拥有丰富的产品线包含显微镜，蓝光扫描仪，三坐标，工业CT，助力全面解决电子客户面临质量挑战与痛点。