某AI服务器高热流密度散热性能测试案例

某AI服务器在高负载运行验证过程中出现局部温度偏高的情况，实际散热表现与设计预期存在差异。由于AI计算芯片及相关高功率器件在高热流密度条件下会形成更集中的热量，单纯观察服务器整体温度无法判断散热瓶颈所在，因此需要针对高热流密度工况开展散热性能测试。

本案例围绕高热负载状态下的热量传递过程进行排查，通过确认热负载、冷却液流量和温度条件，分析热源、热界面、冷板及液冷回路的温度变化，并通过不同工况下的测试结果对比逐步缩小问题范围，最终通过整改后的复测验证散热方案的改善情况。

项目背景与客户问题

项目对象为某AI服务器，处于高负载性能验证阶段。测试过程中，高功率计算部件在持续运行状态下出现局部温度偏高现象，需要进一步确认液冷系统是否能够在高热流密度条件下及时带走热量，以及异常是否集中于热源与冷却介质之间的某个传热环节。

由于高热流密度散热不仅取决于冷却液温度，还受到热负载分布、热界面接触、冷板流道及流量条件等因素影响，因此此次检测需要从热源到冷却回路进行关联分析，而不是将问题简单归结为“液冷能力不足”。

检测与排查方案

针对高热流密度条件下的散热异常，首先确认服务器热负载和液冷系统运行状态，在稳定工况下同步采集热源温度、冷板关键位置温度以及冷却液进出口温度和流量。随后通过不同负载或冷却条件下的结果对比，分析热量传递变化，判断散热瓶颈更接近热源接触、冷板换热还是循环冷却环节。

• 热负载确认：核对AI计算部件的实际运行状态及热负载条件，保证测试过程具有明确的工况基础。
• 冷却条件确认：检查冷却液流量、入口温度及循环状态，排除冷却条件波动对散热性能判断造成的干扰。
• 热源温度测试：采集高热流密度区域的关键温度，确认异常是否集中于特定计算芯片或发热区域。
• 冷板性能测试：结合冷板进出口温度、流量及热源温度变化，分析冷板对集中热量的传递和带走能力。
• 热界面排查：结合温度分布及装配状态检查热源与冷板之间的接触情况，判断界面状态是否增加了热传递阻力。
• 工况对比分析：通过不同热负载或冷却条件下的测试结果进行横向比较，观察温度变化与流量、热负载之间的关联关系。
• 整改后复测：针对确认的影响因素进行调整后，在对应高热流密度工况下重新测试，验证散热性能是否得到改善。

检测对象与实施内容

根据高热流密度散热异常的特点，对热量产生、热量传递和热量带走过程中的关键对象进行针对性检测，以区分热源本身、热界面、冷板及液冷回路对最终温度表现的影响。

执行标准

AI服务器高热流密度散热性能测试需要结合服务器结构、芯片热负载、冷板形式、冷却介质及项目技术要求确定具体测试方法。测试条件、测温位置和性能评价方式应根据产品技术规范、客户测试要求及适用的液冷系统技术文件确定，避免在缺少产品条件的情况下直接套用固定测试限值。

根因分析与整改

高热流密度散热异常需要将热源温度与冷却条件结合判断。如果冷却液入口条件和循环流量基本稳定，但热源与冷却液之间的温度差仍然异常，则需要重点检查热源与冷板之间的热传递状态及冷板自身的换热能力。

进一步对不同工况下的测试结果进行对比，可以观察热源温度随热负载和流量变化的趋势。如果异常主要表现为局部热点，而冷板其他区域温度变化相对正常，则需要结合冷板局部流道、热源位置及接触状态进行分析；如果多个热源区域同时出现散热能力下降，则应进一步关注整体循环条件和冷却能力。

整改方向应根据检测结果确定。对于确认与热界面接触有关的问题，可重点优化装配及界面状态；对于冷板局部换热能力不足的问题，可结合产品设计进一步检查流道和换热结构；对于循环条件相关问题，则可进一步调整流量或运行控制参数。整改完成后，在原异常工况或对应验证工况下重新进行散热性能测试，通过整改前后的结果对比确认问题是否得到改善。

项目成果

通过针对高热流密度工况开展热源、热界面、冷板及液冷回路的关联测试，将局部温度偏高这一现象转化为可分析的温度、流量及热量传递问题，为后续散热结构优化和运行参数调整提供了检测依据。

• 明确了高热流密度AI服务器散热异常的测试和排查路径。
• 通过热负载、温度及流量参数关联分析，逐步缩小异常来源范围。
• 为热界面、冷板结构及液冷循环条件的针对性整改提供验证依据。
• 通过整改后复测，可对比确认高热流密度工况下的散热表现是否得到改善。
• 形成与项目技术要求相对应的测试及分析资料，为后续样机验证、工程优化和质量控制提供参考。

常见问题

高热流密度散热测试是否必须按照实际AI芯片工况进行？

原则上应尽量模拟产品实际应用中的热负载及冷却条件。具体测试工况应根据芯片功耗、冷板结构和项目验证要求确定，以保证测试结果具有工程参考价值。

服务器出现局部热点是否一定是冷板换热能力不足？

不一定。热界面接触、热负载分布、局部流道条件、冷却液流量及入口温度均可能造成局部温度异常，需要结合测试数据综合判断。

散热结构调整后为什么还需要复测？

因为结构或装配调整可能改变热阻、流量分配及温度分布。整改后重新进行对应工况测试，才能确认调整措施是否真正改善了高热流密度区域的散热表现。

关于德恺液冷检测

德恺液冷检测可针对AI服务器、液冷服务器及冷板式液冷系统开展高热流密度散热性能测试、冷板热阻测试、热性能验证、流量与温度测试、液冷系统性能测试及异常问题分析等服务。针对高功率计算芯片局部温度偏高、散热能力不足、热阻异常及液冷系统参数匹配等问题，可结合产品结构和实际运行工况制定测试方案，开展检测实施、结果分析、问题排查、整改验证及复测资料整理。

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