技术背景

随着全球数字化转型进程加快推进，AI、大模型等需求规模性爆发，芯片功耗迈向万瓦级，机架功率密度呈指数增长，算力规模和功耗持续攀升。传统风冷技术在物理极限、能效和可靠性上已不能满足急剧飙升的散热需求，液冷比热容显著优于风冷，能更快速地带走热量，以传热路径快、换热效率高、制冷能效高等优势成为数据中心突破高功率散热瓶颈、实现高效热管理的“最优解”和“唯一解”。

在低碳环保上，液冷具有极佳的节能效果，液冷数据中心 PUE可降至 1.2 以下，每年节省大量电费，兼具低能耗和高效能，经济性提升明显。国家政策层面也将液冷作为低碳发展的重点方向，《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》明确提出，到2025年底，全国数据中心平均电能利用效率降至1.5以下（PUE）,新建及改扩建大型和超大型数据中心电能利用效率降至1.25以内，国家枢纽节点数据中心项目电能利用效率不得高于1.2；要推广应用节能技术装备，因地制宜推动液冷、蒸发冷却等高效制冷散热技术，提高自然冷源利用率。 

通信、互联网、金融行业等是全球主要的液冷市场，液冷规模也在进一步扩大。据IDC数据，2024年中国液冷服务器市场规模达到23.7亿美元，同比增长67.0%。其中冷板式解决方案市场占有率进一步提高。2024年至2029年，中国液冷服务器市场年复合增长率将达到46.8%，2029年市场规模将达到162亿美元。

在全球低碳转型、国家政策引导与高密算力需求的多重加持下，液冷技术从“辅助可选项”变成“关键必选项”，2026年或将成为服务器液冷组件的爆发年，液冷将迎来产能快速扩张和全面场景应用。

传统制造技术

传统液冷组件制造主要采用氩弧焊、钎焊及搅拌摩擦焊等连接技术，传统方法在精度、焊缝强度、密封性及可靠性、复杂几何形状适应性、大规模量产质量一致性上无法满足新一代散热器的需求，激光焊接工艺以其能量密度高、热影响区小、焊接精度高等传统工艺无法比拟的优势，成为液冷组件的主流连接方式。

服务器液冷组件激光焊接工艺优势

激光焊接是高效、精准的连接技术，特别适合现代制造业的高精密需求。它的核心优势在于精度高、速度快、变形小、高质量，能轻松应对高熔点材料和复杂工件的焊接。

高焊接精度：激光焊接能够实现微米级的焊接精度，这对于液冷服务器中的微小部件和复杂结构尤为重要，可以确保焊接质量，避免因焊接不精确导致的泄漏或性能下降。

高焊接速度：激光焊接速度快，能够大幅缩短生产周期，提高生产效率。液冷服务器通常包含大量的焊接点，激光焊接的高效性有助于满足大规模生产需求。

优质焊缝质量：激光焊接产生的焊缝窄且深，热影响区小，变形小，这有助于保持液冷服务器的结构完整性和美观性。同时，优质的焊缝质量也提高了系统的可靠性和耐久性。

非接触式焊接：激光焊接是一种非接触式焊接方式，这意味着在焊接过程中没有物理力直接作用于被焊部件。对于液冷服务器中的精密和敏感元件，非接触式焊接可以避免机械应力造成的损伤，保护元件的完整性和性能。

适应性强：激光焊接技术能够适应多种材料和不同厚度的焊接需求，无论是金属还是部分非金属材料，都可以通过调整激光参数来实现优质焊接。这种灵活性使得激光焊接在液冷服务器的多样化设计和材料选择中具有显著优势。

自动化和智能化：激光焊接设备易于与自动化系统集成，实现焊接过程的自动化和智能化控制。这不仅提高了生产效率，还减少了人为操作错误，提升了焊接质量的一致性。

冷板式液冷是当前主流液冷方案

主流液冷方式包括冷板式液冷、浸没式液冷和喷淋式液冷。相比其他接触式液冷方式，冷板式液冷系统通过将冷却液直接导入服务器内部，通过紧贴芯片的冷板结构实现高效热交换。冷板式液冷可带走机架中设备产生的70-75%热量，由于未实现100%液体冷却，散热效果和节能收益相比其他液冷方式稍差些，一般采用风液混合等冷却方法。

综合来看，冷板式液冷能有效兼容现有硬件架构，机房适应性强，且液体和设备不直接接触，可靠性更高，在成本、技术难度、改造维护复杂度上优于其他液冷方式。由此，冷板式液冷成为当下主流的数据中心液冷方案，占据了液冷市场60%以上份额。

激光焊接无可取代的工艺优势，覆盖了冷板式液冷系统冷板、快速接头、Manifold（分流器）、CDU（冷量分配单元）等主要关键组件的连接和密封，通过改善焊缝成型，提升焊接强度和密封性，确保各关键组件在长期高负载、高功率密度运行下的协同稳定性和可靠性。

冷板式液冷系统散热原理

冷板式液冷系统分为一次侧和二次侧，以CDU为界。一次侧主要是大量的室外冷却设备，包括换热器、冷却塔、水泵等一次侧水处理系统；二次侧主要包括CDU、流体连接器、管路、阀门、传感器。

冷板式液冷系统核心原理：利用“冷却液在高温服务器与低温冷却塔之间循环”的温差变化传递热量。工作过程分为三步，形成一个闭环：

1、间接散热：发热部件（如CPU、GPU）固定在铜/铝冷板上，冷却液流经冷板时带走热量。

2、双循环系统：一次侧——冷却塔与CDU（冷量分配单元）连接，负责室外散热；二次侧——服务器通过管道与CDU连接，冷却液在服务器内循环吸热。

3、热交换过程：冷却液将服务器热量传递给一次侧冷却液，最终通过冷却塔释放到环境中。

▲ 液冷系统通用架构原理图

激光焊接在冷板式液冷系统中的应用

大族激光特种3C设备定制中心可提供液冷组件从加工工艺、系统设备到自动化集成的整套激光焊接解决方案。

方案配置高速摆动焊接头，可实现圆形、Z字型、8字型等多种摆动焊接轨迹，光斑作用范围增大，兼容间隙能力增强，有效应对液冷系统内部管路复杂及装配间隙问题，实现高柔性灵活加工；配置焊中智能检测功能，实现焊接工序全程缺陷预防识别和全流程数据追溯，确保液冷组件焊接效率和良率。

▲ 摆动焊接头焊接轨迹

通过焊中实时检测、运动轨迹控制和激光光束整形等先进技术，进一步实现焊接缺陷防控和工艺优化, 满足液冷组件对密封性和焊接强度的要求，提高产品性能和可靠性。

冷板式液冷板—分流器激光焊接

分流器激光焊接是液冷板中冷却液主管路焊接，主要焊接主管路与分管接头。该工艺要求精度高、可靠性高，需确保焊缝均匀牢固，焊接表面平滑整洁。

对于分流器焊接，大族激光特种3C设备定制中心和中低功率焊接光源中心联合推出新型专用焊接加工设备，通过自制高精度旋转夹具，实现不锈钢管之间高同心度连接，确保焊后产品无裂痕、气孔等不良，保证焊接外观与原材料一致。

案例分享

焊接材料：1.1mm不锈钢管+1.1mm不锈钢管

工艺要求：不锈钢管连接，要求密封、无漏焊接，保证焊接强度

焊接难点：两个钢管同心度要求较高

冷板式液冷板—冷板激光焊接

冷板是液冷系统中实现热交换的核心组件，影响芯片温差波动、芯片寿命和长期稳定性。冷板激光焊接工艺采用高能激光束实现冷板盖板与基板的高强度密封连接，降低铜在焊接过程中高导热、高反射特性的影响，减少飞溅，降低气孔率，提高焊缝成型质量。

案例分享

焊接材料：1.5mm上盖铜片+2mm下盖铜片

工艺要求：保证连接密封效果，高强度连接，保证熔深一致性，焊接处无氧化

焊接难点：铜具有高导热、高反射特性，且容易氧化

激光焊接驱动液冷服务器价值重塑和效能跃升

大族激光将积极探索先进液冷激光焊接工艺应用，协同更多产品中心助力打造驱动数字经济、人工智能向更高维度发展的“冷却”引擎，让液冷真正深度融合高效算力和极致PUE，加速形成智能、绿色、高效的完整成熟液冷产业链。

转自：大族激光

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