引言:算力密度跃进,热管理迎来代际升级
当前,人工智能与高性能计算进入规模化落地阶段,单机柜功率持续攀升,120kW + 高密度机柜逐步成为行业常态。传统风冷在高负载下散热压力显著增大,单相液冷在极端热流密度场景下也面临运行负荷上升、温控稳定性不足等挑战。行业正在从 "有没有液冷" 向 "液冷能否稳定支撑高密度算力" 转变,更适配算力需求的热管理方案,成为数据中心与智算中心建设与改造的核心关切点。
在此背景下,两相液冷凭借相变换热、精准温控、低流量需求等特点,逐步成为高密度算力场景的重要选择。业内的塔能科技,以航天技术同源的两相液冷+ 物联网精准节能平台为核心的一体化方案,正在构建 "可管、可控、可运营" 的热管理底座,助力新建智算中心面向长期发展,也让存量机房在不增建、不扩容电力的前提下释放更多算力潜力。

一、行业趋势:单相液冷逼近能力边界,两相路径成为重要升级方向
随着AI 训练、推理负载对算力的需求持续提升,芯片功耗与机柜功率不断突破原有上限,热管理面临多重考验:
高功耗芯片对散热能力要求持续提升,常规散热方式在高负载下易出现温控波动;
流量需求、泵组能耗与散热效果难以兼顾,系统综合能效存在优化空间;
温度波动对芯片运行稳定性、使用寿命存在影响,算力输出连续性面临挑战;
存量机房改造需兼顾业务连续性,对部署方式、改造周期、兼容能力提出更高要求。
多家行业机构对液冷技术演进给出观察结论:在AI 加速器推动超高热设计功率与热流密度的背景下,两相 direct-to-die 方案在热均匀性、流量需求、可靠性、芯片寿命等方面,呈现出较好的工程吸引力,正从备选方向逐步成为单相液冷之后的重要接续方向。
行业共识表明,液冷的核心价值已不只是"散热降温",而是以稳定温控保障算力连续输出、以能效优化降低运营成本、以适配能力兼顾新建与改造场景。两相液冷正是围绕这一需求形成的技术方向,其核心不是简单替代原有方案,而是为高密度算力时代提供更具适配性的热管理路径。

二、技术本质:从单相循环到两相相变,换热逻辑的代际差异
1.原理升级:相变潜热换热,效率与能耗双向优化
两相液冷的核心突破,在于引入液态→气态相变潜热吸热机制,与依靠显热换热的单相水冷形成明显差异:
单相液冷主要依靠流体循环搬运热量,提升散热效果往往需要增大流量,进而增加泵组负载与系统能耗;
两相液冷利用工质相变过程吸收大量热量,在同等热流密度条件下,所需流量约为单相水冷的1/5~1/9,有利于降低泵组能耗,提升系统运行经济性。
这一原理带来的直接效果是:在应对高功耗芯片与高密度机柜时,系统无需过度依赖大流量运行,即可实现稳定换热,同时减少高流速带来的相关影响,提升长期运行稳定性。
2.温控优势:近乎恒温换热,助力芯片稳定运行
相变过程的天然特性,让两相液冷在温控层面具备突出表现:
换热过程中冷板温度稳定性较好,可实现芯片级±1℃级别温控,芯片表面温差可控在 ±1~2℃区间 ,有利于改善局部热点与温度波动问题;
可通过泵驱压力调节沸点温度,在25℃--85℃ 区间内实现稳定温控,温控精度约 ±1.5℃,能够适配不同芯片的工作温区需求;
采用0.5mm 微通道冷板设计,强化换热效果,助力热量快速传递,进一步提升温控响应能力。
稳定的温区控制,能够为芯片提供更友好的运行环境,有利于减少因温度波动带来的运行影响,让AI 训练、推理等任务的性能输出更平稳。
3.技术溯源:航天同源技术,严苛环境验证
两相液冷技术源自航天热控两相流技术同源研发,相关技术思路曾应用于对温度均衡性、可靠性要求较高的航天装备散热场景,经过严苛工况与长周期运行验证,具备较好的高可靠、高效率、高环境适应性基础。
从航天领域走向算力基础设施,两相液冷将极端环境下的热管理经验,转化为适配数据中心、智算中心的成熟方案,在安全性、稳定性、长期耐用性方面形成技术积淀。
4.物联网赋能:从硬件散热到软件定义温控,实现可管可控可运营
单纯的硬件散热已难以满足现代化机房需求,软件定义温控成为行业发展方向。将两相液冷硬件与物联网精准节能平台深度融合,可实现三大能力升级:
可监测:实时采集温度、流量、压力、能耗、PUE 等多项运行参数,全面掌握系统状态;
可优化:通过算法逐时寻优,根据负载变化动态调节运行策略,让系统保持较好运行状态,综合节能表现良好;
可运营:从一次性硬件安装,转变为持续优化的温控服务,支持故障主动预警、精准定位,助力优化运维成本、简化运维流程。
这一模式践行"用软件定义硬件,让物联运维更简捷更节能" 的理念,也让 "好节能,物联网精准节能" 从口号落地为可感知的运营效果。

三、场景价值:覆盖新建与存量,兼顾长期布局与短期回报
1.新建智算中心:面向未来,一次部署支撑长期演进
对于新建智算中心,核心诉求是兼顾当前需求与未来升级、兑现设计密度、满足能效合规,两相液冷的价值集中体现为:
预留密度升级空间:为120kW + 高密度机柜提供充足热管理支持,一次部署可支撑3--5 年机柜密度升级,降低短期内二次改造的可能性;
兑现高密部署价值:助力理论高密部署稳定落地,提升机柜装载率,优化单位算力成本,局部pPUE 可达到1.05~1.10区间;
满足能效合规要求:芯片级方案全年PUE≤1.1,背板级方案年均 PUE<1.3,可适配数据中心能效相关政策要求,助力绿色低碳建设;
适配长期发展节奏:减少因热管理能力不足导致的重复投资,让智算中心在算力密度持续提升的过程中,保持稳定运行与良好能效。
2.存量机房改造:低影响升级,盘活既有资源提升收益
存量机房普遍面临热管理能力不足、不敢加负载、能耗偏高、改造不能影响业务等痛点,两相液冷提供轻量化升级路径:
不停机在线部署:采用模块化、插拔式设计,以机柜背板/ 冷板改造为主,无需改动服务器结构,最大程度降低对业务运行的影响;
不增资源释放算力:无需新建机房、无需扩容电力,通过热管理升级,有助于释放机房30%~50% 潜在算力,盘活既有投资;
改造周期可控:从调研、方案设计、产品生产到现场改造,整体周期约2--3 个月,上线效率较高;
双收益闭环:一方面提升算力稳定性,减少因温控问题带来的运行影响;另一方面降低冷却系统能耗,削减运营开支,实现性能与成本双向优化;
兼容能力广泛:可适配IBM、宝德、新华三、超聚变、浪潮、戴尔、联想等主流服务器主板,降低改造适配成本。
3.工程与交付:产品化 + 模块化,提升部署效率降低综合成本
两相液冷方案在工程落地层面具备多重优势,助力客户缩短周期、控制成本:
三维仿真优化:通过仿真设计适配安装空间,有利于节省材料、优化初始投资、提升机房空间利用率;
工程产品化:采用工厂预制、模块化生产,现场快速拼装,支持移动复用,实现"像制造产品一样建设机电工程";
全栈集成能力:提供液冷系统+ 集成冷站 + 物联网平台一体化交付,覆盖100RT--5000RT模块化冷站、CDU、水力模块等产品,适配不同规模需求;
运维成本优化:系统结构简洁,采用密闭绝缘工质,水患风险较低、WUE≈0,有利于降低维护工作量与长期运维成本。

四、客户价值:以温控稳算力,以节能降TCO,四大可量化收益****
两相液冷为数据中心、智算中心带来的核心价值,聚焦于算力稳定、设备寿命、成本优化、绿色低碳四大方向,均为可感知、可追溯的实际收益:
1.稳算力:减少温控波动,助力算力连续输出
精准稳定的温控,有利于减少芯片热降频情况,让AI 训练、推理任务性能输出更连续,提升算力基础设施的业务支撑能力。对于高负载、长周期运行的智算场景,算力输出的稳定性直接关系到任务效率与交付质量。
2.长寿命:稳定温区,延长设备使用周期
芯片与算力卡的使用寿命与运行温区稳定性密切相关。两相液冷提供的稳定温区环境,有利于减缓芯片老化,延长服务器、算力卡的有效使用周期,降低硬件更新换代频率,优化长期投入。
3.低 TCO:全生命周期成本优化,提升投资回报
通过多重优势叠加,实现总拥有成本优化:
流量需求低,泵组能耗更低;
温控稳定,减少风扇依赖,进一步降低能耗;
部署密度提升,空间利用率更高;
运维简化,维护成本下降;
改造无需新增机房与电力,前期投入更可控。
4.绿算力:优化能效指标,助力双碳目标达成
更低的PUE/pPUE 表现,有助于数据中心满足能效考核要求,减少碳排放,契合 "双碳" 战略与绿色算力发展方向。在多地推行数据中心差别电价、能效准入的政策背景下,良好的能效表现直接关系到运营合规性与成本竞争力。
五、方案对比:两相液冷的综合适配优势
当前液冷路线主要包括单相冷板、浸没式、喷淋式、两相冷板等,不同方案各有适用场景,两相冷板的综合适配性较为突出:
对比单相液冷:温控更稳定、流量需求更低、泵耗更优,在高密度、高负载场景下运行表现更平稳;
对比浸没式:改造成本更可控、部署更便捷,无需浸泡服务器,维护流程更简单;
对比喷淋式:密闭循环设计安全性更好,温控稳定性更佳,对不同设备的适配能力更强;
综合表现:在改造成本、实施难度、节能效果、运行可靠性等方面综合表现良好,既能支撑新建高密度场景,也能适配存量机房轻量化改造。
六、合规与信任:数据可追溯,技术可验证
行业正向"技术透明、数据可查、效果可验" 发展,塔能两相液冷方案坚持合规与可信原则:
数据可追溯:流量、PUE、温控精度等相关数据,来源于内部实测或公开行业报告,具备可验证性;
技术可验证:经过多个项目实际运行检验,在不同场景下形成稳定应用案例。
结语:控温稳算力,节能筑未来
高密度算力时代,热管理不再是配套支撑,而是决定算力能否稳定释放、成本能否有效控制、合规能否持续满足的核心环节。两相液冷以相变换热为技术基础、精准温控为核心能力、物联网平台为运营赋能,构建起"不止降温、更能控温" 的热管理新范式。
对于新建智算中心,它是面向未来、一次部署长期受益的选择;对于存量机房,它是低影响、高回报、快速释放算力的路径;对于所有追求稳定算力、更低能耗、简化运维的算力基础设施,它是契合行业趋势、兼顾技术先进性与落地实用性的热管理方案。
未来,随着算力密度持续攀升、能效要求不断升级,以"可管、可控、可运营" 为核心的两相液冷,将持续为数据中心、智算中心赋能,让每一瓦算力都能稳定、高效、节能地释放,助力数字基础设施迈向更绿色、更智能、更具竞争力的新阶段。