英特尔封装水冷技术：针对1000W级的散热设计

英特尔在Foundry Direct Connect活动上展示了封装级水冷技术，针对LGA和BGA封装，解决服务器处理器和AI加速器高达1000W的散热需求，通过直接芯片冷却和超薄水冷器设计，提升20%冷却效率，优化热传递。

Part 1

封装级水冷技术的技术原理与设计

英特尔封装级水冷技术通过在芯片封装层集成水冷系统，取代传统散热器和热界面材料（TIM），实现直接模具冷却。

传统散热依赖多层热传递（芯片→TIM→散热器→冷却器），每层厚度与导热率均引入热阻。

封装级水冷通过超薄水冷器（厚度仅数毫米）直接接触芯片表面，减少热阻，提升热导率。据英特尔数据，该技术比标准水冷提高20%冷却效率，可消散高达1000W废热，适用于Core Ultra、Xeon处理器及AI加速器。

英特尔针对LGA（客户端）和BGA（服务器/AI）封装开发了定制水冷器。超薄设计确保流速足以应对高热流密度，同时减少空间占用。

芯片设计上，英特尔优化IP块布局，避免高功耗模块（如GPU核心）直接相邻，或通过热隔离增强散热效率。这种“热感知设计”结合水冷系统，显著提升热管理能力。相比传统风冷或标准水冷，封装级水冷无需庞大散热器，简化系统集成，降低功耗。

英特尔的封装级水冷研究可追溯至2005年，积累了近20年的材料与流体力学经验。近期，Roman Hartung的视频展示了将散热器改装为水冷器的可行性，验证了直接芯片冷却的潜力。英特尔通过整合热界面材料创新（如液态金属）和微通道水冷技术，进一步推动了封装级水冷的工程化。

Part 2

应用场景与工程挑战

随着AI加速器（如英特尔Gaudi 3）和服务器处理器（如Xeon Scalable）功耗突破800W，传统散热方案已接近极限。

封装级水冷为数据中心和HPC提供高效解决方案，支持更高计算密度。例如，AI训练集群需在紧凑空间内消散千瓦级热量，超薄水冷器可减少机架体积，提升能效比（PUE）。

在客户端领域，Core Ultra处理器的高性能核（P核）也需精准散热，以支持AI PC的实时推理需求。

● 封装级水冷面临多重挑战

◎ 超薄水冷器的制造需高精度微通道加工，成本较高，可能限制初期应用范围。

◎ 其次，水冷系统需确保零泄漏和长期可靠性，尤其在服务器环境中，任何故障可能导致昂贵停机。

◎ 此外，LGA/BGA封装的热膨胀系数（CTE）差异可能影响水冷器与芯片的贴合度，需新型粘合材料支持。英特尔并非唯一探索先进散热的厂商。

NVIDIA的Grace CPU Superchip采用定制液冷，AMD也在研究微流体冷却。

英特尔的优势在于其代工生态（Foundry Direct Connect），可为客户提供芯片设计到冷却的端到端解决方案，生态整合需与OEM（如Dell、HPE）协同，确保冷却系统兼容现有基础设施。

小结

英特尔的封装级水冷技术以超薄设计和20%效率提升，为千瓦级散热需求提供了创新解决方案，展现了其在HPC和AI领域的技术前瞻性。从Core Ultra到Xeon和AI加速器，该技术有望对数据中心和客户端设备的热管理产生不小的影响。