为什么GPU芯片需要嵌入式液冷？

2025-08-14 10:10:17 75

英伟达（NVIDIA）芯片需要嵌入式液冷技术，主要是为了应对人工智能（AI）和高性能计算（HPC）工作负载对散热和能效的严苛要求。随着GPU计算密度和功耗的持续增加，传统的风冷方案已无法满足其散热需求。例如，英伟达的H100和H200 GPU的功耗可达1500W以上，传统空气冷却系统难以有效散热。

嵌入式液冷技术通过将微通道冷却块直接集成到芯片封装中，实现了热源与冷却介质的紧密耦合，显著降低了热阻，提高了散热效率。例如，JetCool为NVIDIA H100 GPU设计的SmartPlate采用单相直接芯片液冷技术，具有0.021°C/W的低热阻，支持高达1500W的散热功率。

此外，嵌入式液冷还具有降低能耗、降低噪音和节省空间等优势。例如，Supermicro与英伟达合作的液冷AI开发平台，采用液冷系统可降低高达40%的电力使用，提升AI工作负载效率。

一、什么是嵌入式液冷？

嵌入式液冷是把液体冷却系统“集成进”芯片或封装内，而不是像传统那样把散热器挂在芯片外边。具体来说是在CPU封装（IHS 或直接在封装外壳）上集成一个微通道冷却块，液体通过这些微通道直流热点区域带走热量。这种做法，将热源和冷却介质之间的热阻降到最低。

Intel 已在其 Foundry Direct Connect 展会上展示过原型：铜制微通道冷却块直接安装在 CPU 包装顶部，配合液态金属或焊料 TIM 层，冷却功率可达 1000 W，效率比传统 delid 后水冷系统高 15‑20%。

二、核心组成与实现方式

嵌入式液冷就是把「微型铜制水冷块」直接集成到封装上，并通过液态金属 TIM 层紧耦合在封装与液体之间，能把热流路径拉到最短，实现高达 1000 W 的散热能力，是为高热密度芯片而生的一种颠覆性散热技术。不过，对制造、流体控制、长期可靠性都提出了很高要求。

免责声明：本文采摘自“老虎说芯”，本文仅代表作者个人观点，不代表萨科微及行业观点，只为转载与分享，支持保护知识产权，转载请注明原出处及作者，如有侵权请联系我们删除。