單相浸沒式液冷系統與兩相浸沒式液冷系統介紹
浸沒式液冷技術是將伺服器放進不導電液體中，利用液體高熱傳導率，突破氣冷式的解熱極限。為了跟上未來高密度、高耗能的AI伺服器趨勢，除了單相浸沒式液冷系統。
單相 - 浸沒式液冷系統
只利用液體的液態單相，就像大型封閉式水冷一樣，透過強制對流來散熱，因此鰭片是關鍵設計，用以擴大散熱面積與優化流道。
這類系統建議使用與散熱器及晶片相容的熱介面材料，以確保可靠的熱傳導。
兩相 - 浸沒式液冷系統
兩相系統主要利用核沸騰的原理來帶走熱量，其熱傳導效率極高。研究顯示，在這種情況下，過多的鰭片反而可能阻礙氣泡的生成與脫離，降低效率。
因此，許多兩相設計會使用裸露或經過微結構處理的平面，以最佳化沸騰與氣泡排散。
單相液冷系統&兩相液冷系統動畫說明
單相
溫度
65°C
PUE
1.05-1.12
流量
2-5 L/min
熱交換器
DTT61-s
- 高沸點介電流體
- 幫浦驅動循環
- 受迫對流傳熱
- 系統簡潔易維護
兩相
沸騰溫度
55°C
PUE
1.01-1.03
壓力
密封系統
銅線圈冷凝器
- 低沸點介電流體
- 自然循環
- 核沸騰相變
- 極高熱通量
冷卻原理
氣冷
空氣循環
單相
液體循環
兩相
相變潛熱
驅動方式
氣冷
風扇驅動
單相
幫浦驅動
兩相
自然對流
冷卻效率
氣冷
普通
單相
良好
兩相
極佳
建置成本
氣冷
普通
單相
普通
兩相
極高
兩相液冷系統與單相液冷系統比較
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兩相
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單相
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換熱能力
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局部對流係數可達數千 W/m²·K
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對流係數僅數十 W/m²·K，需透過鰭片擴大表面積與優化熱介面材料降低界面熱阻
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能源效率
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能源效率最大化
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顯著優於風冷，可平衡性能與成本
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機制
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低沸點介電流體在熱點處產生核沸騰，帶走潛熱後氣體冷凝回液，依賴相變換熱
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高沸點介電流體直接接觸熱源，經換熱器散熱，不發生相變，依賴自然/受迫對流
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系統複雜度
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高：需密封槽體、沸騰/冷凝管理、氣液分離裝置，設計與建置 CAPEX 較高
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低：開放式或簡易循環系統，無需相變管理，維護與安裝流程簡單
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成本與環境
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流體多為氟化化合物，成本高且涉及 GWP/PFAS 風險，法規合規壓力大
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流體配方可客製化，強調長壽命與腐蝕抑制，環保風險較低
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適用場景
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極限熱密度、空間受限、高效能計算，且具備沸騰管理與密封能力的機房 |
大規模雲端與企業部署、邊緣計算，高可用性/低維護需求場景
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維護需求
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嚴格：需防止流體揮發、定期檢漏與冷凝器清潔 |
較低：流體壽命長、無相變劣化，維保流程類似傳統液冷
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