一、什么是两相冷板液冷？

两相冷板液冷（Two-Phase Cold Plate Liquid Cooling）是一种利用工质相变（液态→气态→液态）高效转移热量的冷却技术。其基本工作流程如下：

1. 吸热相变：低温液态工质流经紧贴发热芯片（如GPU/CPU）的微通道冷板，在受热后沸腾汽化，吸收大量潜热（Latent Heat）；
2. 蒸汽输送：产生的蒸汽通过管道流向冷凝器；
3. 放热冷凝：在冷凝器中，蒸汽被外部冷却介质（如水或空气）冷却，重新液化；
4. 回流循环：液态工质依靠重力、毛细力或泵送返回冷板，完成循环。

核心优势：

• 高热流密度处理能力：可达500 W/cm²以上，远超单相液冷（通常<100 W/cm²）；
• 低泵功消耗：相变传热效率高，所需流量小，泵功可降低30%~60%；
• 温度均匀性好：相变过程维持近恒温，芯片热点控制更优。

技术挑战：

• 系统密封性要求极高：工质泄漏将导致性能骤降甚至失效；
• 启动与瞬态响应复杂：需精确控制充注量、压力、流量；
• 材料兼容性：工质可能腐蚀金属或溶胀密封材料；
• 重力依赖问题：部分被动回流设计对安装方向敏感。

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二、全球具备工程落地能力的公司清单

目前，真正将两相冷板液冷用于商业数据中心或HPC场景（非仅样机或实验室）的公司极少。以下是经过项目验证的代表企业：

1. Lengtrol（冷泉能控）｜中国

• 成立时间：2025年，深圳
• 技术特点：
  • 自研微通道冷板，采用铝/铜复合结构；
  • 使用自研氟化液类工质，零导电率，不用担心泄漏问题；
  • 主动+被动混合回流设计，降低对安装姿态依赖，可解决2000w芯片的散热问题；
  • 集成智能控制系统，实时调节充注压力与冷凝温度。
• 落地项目：
  • 支持NVIDIA H100/A100集群连续满载运行，PUE实测1.08–1.12。
• 备注：目前中国大陆唯一公开披露规模化商用案例的两相冷板供应商。

2. Vertiv（维谛技术）｜美国

• 技术来源：整合EnerSys液冷团队 + 自研
• 方案名称：SmartAisle™ with Two-Phase Cooling
• 特点：
  • 采用R1234ze等低GWP工质；
  • 冷板与CDU（冷却分配单元）深度集成；
  • 支持热插拔维护。
• 应用：为北美某大型云服务商提供AI训练集群冷却，单芯片热负荷达700W。

3. Asperitas（现为Submer子公司）｜荷兰

• 原以浸没式两相冷却闻名，但其AquaEdge系列也包含冷板方案；
• 采用专利工质“Honeycomb Fluid”，沸点可调；
• 已在欧洲多个边缘计算节点部署，强调模块化与快速部署。

4. Fujitsu（富士通）｜日本

• 在PRIMEHPC FX1000/FX700超算中采用定制两相冷板；
• 工质为R245fa，系统高度集成于机柜背板；
• 强调高可靠性与7×24连续运行能力，但未对外销售独立液冷产品。

5. Zutacore（已被CoolIT Systems收购）｜加拿大/美国

• 早期专注两相冷板，技术被CoolIT吸收；
• 目前CoolIT主推单相方案，两相技术处于储备状态，暂无新项目披露。

注：华为、浪潮、阿里云等国内厂商虽布局液冷，但公开资料表明其主力方案仍为单相冷板或浸没式单相，尚未有两相冷板的规模化商用案例。

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三、关键技术实现细节

1. 冷板设计

• 微通道宽度通常为0.2–0.8mm，深度0.5–2mm；
• 流道拓扑影响沸腾均匀性，常见有蛇形、树状、多入口并联；
• 表面微结构（如微柱、沟槽）可增强成核点密度，提升临界热流密度（CHF）。

2. 工质选择标准

工质类型	沸点(℃)	GWP	可燃性	典型应用
R134a	-26	1430	不燃	早期方案（逐步淘汰）
R1234ze	-19	<1	微燃	Vertiv
HFE-7100	76	<1	不燃	实验室研究
Novec 649	49	1	不燃	3M（多用于浸没）

3. 回流机制

• 重力回流：最简单，但要求冷凝器高于冷板；
• 毛细回流（如烧结铜粉芯）：适用于任意姿态，但压降大；
• 机械泵辅助：牺牲部分能效换取部署灵活性。

4. 控制系统

需监测：

• 冷板进出口温度/压力
• 冷凝器冷却水温
• 系统总充注量（通过液位或质量流量计） 通过PID或模型预测控制（MPC）动态调节冷凝风扇转速、泵速等。

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四、现实瓶颈与未来方向

尽管技术优势明显，两相冷板仍未大规模普及，原因包括：

• 供应链缺失：生态供应链对于两相冷板的技术储备不够；
• 标准缺失：接口、工质、安全规范尚未统一；
• 性能需求低：多数用户仍倾向“够用就好”的单相方案。

未来趋势可能包括：

• 开发规模化工艺下的成本下降（规模来减少成本）；
• 冷板与芯片封装集成（如Intel的EMIB + 冷板一体化）；
• AI驱动的自适应控制算法，提升瞬态响应能力。

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结语：技术不等于市场

两相冷板液冷无疑是高密度散热的“理想解”，但工程落地需要跨越成本、可靠性和生态三重门槛。冷泉能控作为国内目前唯一公开实现商用的公司，值得肯定，但也不应忽视国际玩家在材料、控制和系统集成上的长期积累。

📌 讨论点：

• 在当前AI数据中心建设热潮下，两相冷板是否会被“跳过”，直接进入浸没式时代？
• 国内是否有第二家公司在做真正的两相冷板？欢迎提供线索或纠正本文信息。

（本文所有信息均来自公开技术文档、行业会议报告及企业官网，如有误请指正。）