MCL時代的液冷藍圖:冷板退場,系統管路不退場

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當處理器採用 MCL(把微流道做進封裝蓋/IHS) 時,單顆晶片上的水冷板(cold plate)會被 MCL 取代;但整個伺服器—機架—機房的液冷循環仍必須靠 CDU(Coolant Distribution Unit)、分歧管(manifold)、管路與快接頭(quick disconnects, QD)來驅動、分配與維護。

也就是說:冷板退場 ≠ 液冷系統退場。MCL 只是把「換熱器」從外掛冷板,前移到封裝層級;泵浦、熱交換、分配、維護等「系統級職能」依舊需要。

撰文|編輯部|2025年10月


1) 什麼是 MCL?它和傳統冷板、MLCP 有何不同

  • 傳統直冷(DTC)冷板:把微結構(鰭片、微通道等)加工在冷板內,經由 TIM 接觸 IHS/Lid,再把熱帶走。
  • MLCP(微通道冷板,Micro-Channel Liquid Cold Plate):將微米級通道高度整合於冷板本體,縮短熱路徑、提升換熱係數,但依然屬「外掛冷板」。
  • MCL(微流道均熱片/封裝蓋):把微流道直接做到封裝蓋(Lid/IHS)或更靠近裸晶背面,讓冷卻液距離熱源僅百微米等級,熱阻大幅下降,官方與研究單位多次報告相對冷板可見顯著效能提升(視工作負載)。 

近期微軟公開的「晶片內/封裝級微流體」測試指出,相較冷板可達最高約 3 倍的冷卻效能(視負載與配置),驗證在伺服器工作負載下的可行性。這反映把流道推進封裝的熱路徑優勢,而非僅僅更換一種冷板結構。

2) 伺服器—機架—機房的「系統級」是否改變?

不改變核心拓樸,只改變伺服器內換熱器的形態。MCL 把換熱器做進封裝後,伺服器內從「主機板 ↔ 冷板」改成「主機板 ↔ MCL 接頭/短管」

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  • CDU 仍是液冷的「心臟」:提供泵浦、熱交換、過濾、壓差/流量監測與冗餘,是直冷體系的關鍵。MCL 並未取代這些職能。 
  • 分歧管QD 仍是「管路神經」:在機架層把流體分送到多台伺服器與多顆處理器,並靠免滴漏 QD支撐維護與模組化更換。MCL 使伺服器內接點更靠近封裝,但機架層的分配機制不變。 
  • 負壓/單相或雙相等變體:不同廠家(如採負壓 CDU)會改變漏液失效模式與 QD 規格選擇,但仍屬CDU+manifold+QD的系統框架。 

3) MCL 導入後的零件級(BOM)影響與維運重點

被取代或弱化

  • 外掛冷板(cold plate):由MCL承接「近熱源換熱」角色,冷板 BOM 自然退場。 

持續存在且更重要

  • CDU:泵浦功率、換熱器規格、旁通/冗餘、濾芯與液質管理更關鍵;MCL 讓可用「較溫暖冷卻水」的情境更可行(伺服器能效受惠),但 CDU 仍負責將熱移交給機房一次側。 
  • 分歧管(manifold):隨著每機架用水點數量上升、流量控制精細化,分歧管的壓降設計與支路均衡更重要。 
  • 快接頭(QD)與管路:維運仍仰賴免滴漏、盲插、低壓降的 QD;材料需相容冷卻液(DI 水、乙二醇水、介電液等),並兼顧壽命與微粒管制。 

新增或升級的關注

  • 過濾與液質控管:把流道做進封裝後,顆粒污染、腐蝕/抑菌、氣泡管理的容錯率下降,CDU 段的過濾與化學控管需要升級,這點在嵌入式液冷的學術綜述也反覆強調。 
  • 封裝級可靠度與維修策略:一旦「換熱器=封裝件」,堵塞/滲漏的處理會比更換冷板更難,需在器件壽命、封裝良率、現場維護三者中重新取捨。 

4) 與先進封裝/主機板的協同:CoWoS 疊構不變、介面更緊密

在主流2.5D CoWoS架構(邏輯+HBM 於矽中介層上,再焊到 ABF 載板)下,MCL 只改變上方散熱路徑,下方的電/機結構(ABF 載板、BGA 到主板 PCB)不改變;但伺服器主板需調整固定件、keep-out zone、流體接口。

5) 成本與能效:為何產業仍在評估導入時點

  • 效益端:把流道推進封裝可顯著降低熱阻、提升峰值/持續運算能力,在一定條件下對比冷板可見最高約 3× 冷卻效能;亦可能允許更高冷卻水溫、減少機房水電負載。 
  • 成本/風險端:封裝製程複雜化、材料相容性、長期可靠度與維修模式未完全定型,導入需要經過大量設計驗證(DVT)與壽命試驗;同時系統級仍要維持 CDU+manifold+QD 的 CAPEX/OPEX。 

6) 導入路徑(OEM / CSP / 供應鏈)

  1. 從兼容現有 CDU/分歧管開始:以「MCL 伺服器 ↔ 既有機架液冷回路」為第一階段,縮短導入週期,同時在 CDU 端升級過濾與液質監控。 
  2. 評估負壓與 QD 規格:選擇負壓 CDU可改變漏液風險輪廓;QD 需驗證壓降、插拔壽命、滴漏等級。 
  3. 與封裝/主板協同設計:早期鎖定 MCL 接口位置、受力、warpage,並在主板上預留人因維護與流體走線空間(避免 VRM、訊號匯流區)。 
  4. 液體選型與維保 SOP:依工作溫度帶、材料相容性(銅、鎳、彈性體)與泵浦功率,制定液體配方與汰換週期、濾芯等級。 

7) FAQ:有了 MCL,還需要冷板、CDU、分歧管、QD 嗎?

  • 冷板:不需要(被 MCL 取代)。
  • CDU:需要,負責泵浦、換熱、過濾與監控。 
  • 分歧管(manifold):需要,做機架層的多支路分配與流量均衡。 
  • 快接頭(QD):需要,維護與盲插拆裝仍仰賴高可靠 QD;負壓系統可改變對滴漏的要求,但並未消除接頭需求。 

8) 產業位移:誰的價值量上升、誰要轉型?

  • 封裝與材料供應鏈:價值往封裝蓋/背面微流道與材料相容性提升,帶來新的製程與驗證服務機會。 
  • 系統液冷供應鏈(CDU/分歧管/QD):需求不減反增,因為每機架液冷節點數與粒子/化學控管要求提升,系統工程與維運的重要性更高。 
  • 傳統冷板廠:需上移到封裝協同(與 OSAT/IDM 合作)或下探到系統級(CDU/管路/服務),否則冷板 BOM 的結構性下滑會侵蝕成長動能。

收尾:一句話記住

MCL 讓「換熱器」前移到封裝,但並沒有消滅液冷系統。在 MCL 架構下,你不再需要冷板,但依舊需要CDU+分歧管+QD+嚴格液質管理去把熱搬運到機房一次側,而這恰恰是資料中心液冷能否可靠規模化的關鍵。 


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