冷板式液冷 vs 浸沒式液冷：架構、成本與維護比較

冷板式 direct-to-chip 液冷把冷板貼近 CPU、GPU 等高熱元件，浸沒式液冷則讓 IT 設備直接接觸介電液。 冷板式延續標準伺服器與機架形態，並以歧管、CDU 和部分風冷形成混合系統；浸沒式以更完整的液體接觸提高 heat capture，同時引入 tank、流體管理、材料相容及專用維修流程。

兩種技術都要把熱送到機房外。公平比較應固定相同 IT load、rack density、全年環境、可靠性及 facility heat-rejection system，再評估能耗、水耗、改造、維護和商業供應鏈。

OCP 將 immersion 分為 single-phase 與 two-phase：單相流體循環吸熱並保持液態；兩相流體在熱源附近汽化，再於 condenser 凝結回液體。這條分類描述 流體的相變行為；液體接觸冷板或整台設備則屬另一個維度。^[3]

本文證據截至 2026 年 9 月 4 日。

圖：先分液體接觸位置，再分單相與兩相；最終熱量仍要經 CDU／heat exchanger 及設施排熱系統送到室外。

冷板式 direct-to-chip 液冷怎樣工作？

冷板內部有流道，冷卻液從 CPU、GPU、DIMM、VRM 或其他高熱元件附近吸收熱量，再經 hose、quick disconnect 和 manifold 匯入 CDU。CDU 控制 supply temperature、flow、pressure、water quality 及 heat exchange，並把熱送往 facility loop 或 air-side heat exchanger。

NVIDIA DGX GB 的 compute tray 以 cold plates 冷卻 CPU 和 GPU，networking 及 storage devices 則由風扇冷卻。^[1] 這種架構保留標準 rack service model，亦說明「direct-to-chip」通常是一套精準分配的混合冷卻系統。

Microsoft 的 HXU 進一步展示 air-cooled data centre retrofit：冷板回路先把熱送入 air-to-liquid heat exchanger，再由既有空氣系統處理。^[5] 若機房具備 facility water，L2L CDU 可以直接把熱送往設施側。

浸沒式液冷怎樣工作？

浸沒系統讓 motherboard、accelerator 或整個 IT chassis 直接接觸 dielectric fluid。介電性讓流體可接近 powered electronics；tank、busbar、cable、seal、lifting、cleaning 及 service procedure 都要為流體環境設計。

單相浸沒

冷卻液吸熱後仍保持液態，以 natural 或 forced convection 流向 heat exchanger，再冷卻回 tank。設計重點包括 fluid viscosity、pump、filter、oxidation、材料相容及 fluid lifecycle。

兩相浸沒

流體在熱源附近沸騰形成蒸氣，蒸氣在 condenser 凝結並回流。phase change 可在固定飽和溫度吸收大量熱，但 sealing、fluid loss、pressure、環境特性和材料選擇更敏感。^[3]

冷板式與浸沒式液冷有甚麼核心差別？

介電液需要核對哪些材料與環境條件？

OCP 的 immersion material compatibility 文件要求供應商提供 dielectric strength、dielectric constant、moisture、resistivity、specific heat 等資料，並評估 plastics、elastomers、solder、adhesive、cable、connector 及 coating 長期接觸後的變化。^[4]

流體選擇亦要看 fire safety、toxicity、Global Warming Potential（GWP）、Ozone Depletion Potential（ODP）、PFAS 規管、回收與處置。技術效率只是其中一項；設備 warranty、供應安全及全生命周期管理同樣會影響 deployment economics。

哪些情況較適合冷板式液冷？

冷板式較適合以下條件：

• 希望延續標準 rack／server form factor；
• 主要熱源集中在 CPU、GPU、memory 或 power components；
• 機房可加入 L2A HXU 或 L2L CDU；
• 維修要求以 tray／rack 為 service domain；
• OEM、chip platform、cold plate 與 QD 已完成共同 qualification。

中國 GB/T 48023-2026 已為資料中心冷板式系統建立新的國家技術規範，2027 年 2 月 1 日起實施。^[6] OCP 亦以 cold plate loop、CDU、coolant 及 connector 工作組推進互通。^[2]

哪些情況值得評估浸沒式液冷？

浸沒式適合由新設計開始評估的高 heat-flux／high-density 場景，尤其當 operator 可以控制 IT hardware、tank、fluid 和 maintenance lifecycle。選擇前要完成：

1. IT equipment 與流體材料相容；
2. single-phase／two-phase 的 environmental and safety review；
3. equipment installation、lifting、cleaning、repair 及 warranty 流程；
4. heat exchanger 與最終 facility rejection capacity；
5. fluid supply、monitoring、recovery and end-of-life economics。

投資者怎樣比較兩條供應鏈？

冷板式的公開市場供應鏈較容易拆成 cold plate／QD、manifold／CDU、rack integration 和 facility cooling；相關公司可由 液冷概念股產業 Hub進入。浸沒式供應商中有較多未上市專業公司，上市公司常以 fluid、heat exchanger、pump、industrial cooling 或 system integration 的部分業務參與。

投資證據應依次核對：

規格與材料測試
→ 平台／客戶 qualification
→ 可維修的 reference design
→ 工廠產能及合格出貨
→ 現場 acceptance 與 installed capacity
→ 收入、毛利、working capital 與現金

CDU、manifold 與 chiller 的具體設備邊界見 資料中心 CDU；整個 AI rack 到機房外的熱路徑見 AI 資料中心液冷。

常見問題：冷板、浸沒與介電液

冷板式液冷是否一定使用水？

冷板回路可使用處理水、water／glycol mixtures 或其他相容 coolant；材料、腐蝕、黏度、比熱及 operating temperature 共同決定配方。

浸沒式液冷是否一定是兩相？

浸沒式同時有單相與兩相。單相讓流體保持液態循環；兩相利用汽化與凝結傳熱。

Direct-to-chip 和 direct liquid cooling 是同一意思嗎？

市場經常把兩者並用；精確表達應交代液體接觸的是 cold plate、enclosed chassis 還是整台 immersed equipment。

可以只比較兩種技術的 PUE 嗎？

技術決策應同步比較 PUE、WUE、heat capture、IT utilization、reliability、service process 和 facility boundary。單一供應商的 PUE 數字適用於其指定配置。