芯耀
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本文介绍了风冷、板冷、全液冷三类机柜的外部 / 内部结构、核心部件，对比了传统服务器与 AI 服务器的模块差异，重点通过工作原理、散热效率、PUE 值等维度区分三类机柜的特点，明确其适用场景与成本差异。
本文来自“《AI基础设施系列：AI服务器机柜知识》”，更多内容参考“100+份AI芯片技术修炼合集”，“SuperPod技术介绍合集（1）”和“SuperPod技术介绍合集（2）”，所有资料都已上传至“智能计算芯知识”星球对应的AI芯片专栏。
一、为什么散热成了 AI 服务器的 “生死线”？
AI 服务器与传统服务器的核心差异，在于对算力密度的极致追求。一块高端 GPU 的功耗可达数百瓦，一个机柜中密集部署数十块 GPU 后，总功耗轻松突破数十千瓦 —— 这相当于一个小型家庭的总用电量。
传统服务器依赖的风冷技术，在如此恐怖的发热量面前早已力不从心：空气的比热容极低，散热效率有限，为了降温不得不开启大功率空调和机柜风扇，不仅让数据中心 PUE 值（能源使用效率）飙升至 1.5-2.0（意味着每消耗 1 度电用于计算，就要额外消耗 0.5-1 度电散热），高噪音、高能耗更成为企业的沉重负担。
而 AI 大模型训练对稳定性的要求近乎苛刻，哪怕是短暂的过热降频，都可能导致训练任务前功尽弃。因此，散热技术的升级，早已不是 “选择题”，而是 AI 基础设施建设的 “必答题”。
二、三类服务器机柜大比拼：各自的王牌与软肋
从风冷到全液冷，技术迭代的核心逻辑的是 “用更高比热容的介质，更直接地接触发热部件”。三类机柜各有适配场景，没有绝对的优劣，只有是否合适的选择。
1. 风冷机柜：成熟可靠的 “老大哥”
作为数据中心的 “传统主力”，风冷机柜的原理简单直接：通过风扇将冷空气吸入机柜，流经服务器内部的 CPU、内存等部件后，带走热量并排出热空气。
其外部由机柜、电源框、电池框、计算节点、交换节点等核心部件组成，内部则依靠 Cable 背板实现网络传输，Busbar 提供电力供应，结构简洁且技术成熟。
2. 板冷机柜：兼顾效率与兼容的 “过渡王者”
板冷机柜可以看作是风冷到全液冷的 “折中方案”—— 它以风冷机柜为基础，增加了 Manifold 集流管、液冷管路、漏液传感器等核心组件，针对 CPU、GPU 等高功耗部件 “精准降温”，其余低功耗部件仍保留风冷辅助。
其内部结构更为复杂，除了保留 Cable 背板和 Busbar 外，还新增了供水管、回水管、导流管等液冷管路，以及光电式漏液传感器，可实时监测管路状态，避免泄漏风险。
3. 全液冷机柜：AI 时代的 “终极散热方案”
全液冷机柜是为超大规模、高密度部署而生的 “黑科技”—— 它彻底抛弃了风扇，所有发热部件（CPU、内存、电源、SSD 等）均通过液冷系统直接散热，部分浸没式方案的 PUE 值甚至能低至 1.05 以下。
与板冷机柜相比，全液冷机柜新增了风液换热器这一核心组件，内部包含冷热水管、换热芯体、浮子式漏液传感器等部件，可实现液体与空气的热交换，同时全程监测泄漏情况。在服务器适配方面，AI 全液冷服务器采用 ARM 架构，支持 XPU+CPU 液冷散热，交换节点通过 Cable 背板实现无线缆数据交换，进一步提升了散热效率和稳定性。
三、传统服务器 VS AI 服务器：液冷时代的架构差异
全液冷技术的普及，也推动了服务器架构的迭代升级。传统服务器与 AI 服务器在液冷适配方面，存在三大核心差异：
处理器与散热支持：传统服务器多采用 X86 架构，仅支持 CPU + 液冷散热；AI 服务器采用 ARM 架构，支持 XPU+CPU 全面液冷散热，更适配高密度 GPU 集群。交换节点设计：传统服务器交换节点依赖风冷散热，需通过线缆连接实现数据交换；AI 服务器交换节点配备液冷散热模块，支持主芯片、CDR、光模块全链路液冷，通过 Cable 背板实现无线缆数据交换，稳定性和散热效率双提升。液冷管路覆盖：传统服务器仅服务器节点配备 Manifold 盲插液冷管路；AI 服务器的服务器节点和交换节点均配备该管路，冷却覆盖更全面。
四、未来趋势：液冷是 AI 基础设施的 “必选项”
随着大模型、自动驾驶、量子计算等技术的发展，算力需求将呈现指数级增长，服务器机柜的散热技术必然朝着 “更高效率、更低能耗、更优体验” 的方向演进。
风冷机柜将逐渐退出高密度算力场景，仅保留在传统中小型机房；板冷机柜将成为现有机房升级改造的 “主力军”，在兼顾成本与效率的需求中占据重要地位；而全液冷机柜将成为 AI 超算中心、大规模数据中心的 “标配”，推动数据中心 PUE 值持续走低，为算力爆发式增长提供坚实支撑。
从风扇轰鸣到近乎静音，从高能耗到极致节能，服务器机柜的散热革命，本质上是算力与能源的博弈。在 “双碳” 目标与 AI 浪潮的双重驱动下，液冷技术不再是 “高端选项”，而是支撑智能世界运转的 “基础设施”—— 而这场革命，才刚刚开始。
