AI服务器单柜功率已从10kW级攀升至数十kW,芯片典型功耗超过300W即须采用液冷方案。

 

液冷以液体替代空气传热,导热效率是空气的10003000倍,这并非技术跃迁,而是物理定律的直接体现。

 

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但液冷系统的核心部件——水泵、CDU壳体、冷板——长期浸泡于乙二醇水溶液或氟化液等化学介质中,同时承受反复的温度循环与高压工况。金属面临腐蚀风险,普通高分子材料则存在降解与形变问题。

 

而在这一材料需求缺口中,大多数厂家都选择了PPS(聚苯硫醚)。

 

 
PPS的核心优势:耐受、稳定、可靠
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聚苯硫醚PPS是一种高性能半结晶热塑性工程塑料。其性能特征与液冷场景高度匹配:

 

特性

技术指标

液冷场景价值

耐化学腐蚀

260℃以内几乎不溶于任何常规溶剂

长期浸泡冷却液不发生降解

低热膨胀系数

温度循环中尺寸变化极小

水泵、CDU密封面保持精密配合

自润滑+耐蠕变

摩擦系数低,长期载荷下形变极小

转子与轴套寿命显著延长

高机械强度

玻纤改性后弹性模量达25-30GPa

支撑大尺寸芯片封装抗翘曲

稳定介电性能

Dk/Df长期稳定,介电漂移极低

浸没式液冷中高频信号不衰减

超低吸水率

经过改性后基本低于0.01%

尺寸稳定性远超传统高分子材料

 

概括而言:在腐蚀、形变、老化的多重挑战下,PPS仍能保持结构与性能的长期稳定。

 

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核心应用场景,PPS已进入量产阶段
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PPS精密注塑液冷水泵及接头——散热回路的动力核心
水泵决定着整个液冷回路的流量、扬程与运行寿命。

 

PPS精密注塑工艺可实现叶轮与泵壳一体化成型,装配公差趋近于零。

 

其自润滑特性大幅降低轴承磨损,耐蠕变特性确保转子在长期运行中不发生卡滞AI服务器集群中,单台水泵故障可能触发连锁停机——水泵的可靠性,即算力的可用性。

 

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PPS一体注塑CDU壳体——冷量分配的关键枢纽
CDU(冷量分配单元)是连接冷源与芯片冷板的核心组件,内部流道复杂、接口密集。

 

传统拼接组装存在缝隙泄漏风险,而PPS一体注塑成型从结构上消除了这一隐患。

 

可根据需求选择玻纤/矿物复合改性PPS方案,不仅具备优异的耐冷热冲击与抗水解性能,同时也是AI液冷CDU壳体的主流材料选择。

 

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PPS超强散热风扇——高算力设备的风冷核心部件
散热风扇是保障服务器、工业机柜稳定运行的关键组件,集成精密扇叶、高速转轴与安装结构,堪称高功率场景的“空气动力调度中心”。

传统普通塑料风扇易出现高温蠕变、断裂隐患,PPS一体注塑从根源消除该问题。利用玻纤改性的PPS具备长期耐高温、抗冷热冲击、高刚性抗形变特性。相较LCP,PPS单价极低,成型周期短20%-30%,适配大规模生产。

特殊改性的PPS材料还额外具备无卤阻燃、耐油污水解的附加优势,能适配高湿高尘的户外工业场景。

 

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PPS芯片补强板——解决大芯片翘曲的致命隐患
超大算力芯片在回流焊或高热运行中,热应力引发的翘曲是致命隐患。一旦芯片翘曲,底层焊盘撕裂,整块GPU即告报废。

 

这一问题随着芯片面积增大和封装密度提升而愈发尖锐。

 

PPS可以采用连续编织玻纤布增强,获得超高弹性模量,同时具备各向同性特征——无论热应力从哪个方向施加,补强板都能均匀抵抗变形,从根本上规避了传统单向预浸带的各向异性风险。

 

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PPS机柜防护内衬——从根源杜绝漏液
金属机柜拼接缝通常依赖橡胶密封圈,而橡胶在高温、油性环境中老化速度极快。一旦密封圈失效,价值数亿元的算力集群可能面临灭顶之灾。

 

PPS热塑复材内衬的解决思路是根本性地绕过密封圈——热塑性复材具备可焊接特性,对机柜拼接死角进行直接热熔焊接,焊缝本身即是完整材料的一部分,不存在老化问题

 

同时,PPS内衬将金属机柜与腐蚀性液体物理隔离,切断电化学腐蚀路径。密度极低,远低于金属方案。

 

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AI算力时代的“光纤神经”:MT插芯

在数据中心和高速通信领域,光纤连接器是数据传输的“高速公路”,而MT(Mechanical Transfer,机械转移)插芯则是其中实现多芯光纤精密对接的关键部件。

 

传统的MT插芯多采用树脂材料,但随着800G、1.6T光模块的普及,对插芯的尺寸精度、耐热性和低膨胀系数提出了极致要求。

 

  • 塑擎SQ286 STCE是70%特殊物质增强的热膨胀系数稳定型改性PPS。

     

    特别适用于在光、热、电等使用环境下追求产品的超高尺寸稳定性、超高精密度,可以广泛应用于通信、军工、半导体等领域。能够通过精密注塑成型,制造出孔间距误差仅在微米级的MT插芯。

 

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  • 材料受热表现-DSC(差示扫描量热法)对比结果

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  • SQ286 STCE 和日本宝L红外光谱对比结果

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基于综合比对,塑壁PPS SQ286 STCE插芯专用料在力学与热学性能上可完全替代日本某公司同等规格产品。

 

 
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PPS注塑一体化成型省去后续机加工,规模化量产成本显著低于金属方案。

 

液冷工作站硬件寿命较风冷机型可提升1-2倍,叠加PUE优化带来的电费节约,综合测算表明:液冷+PPS并非增加投入,而是降低全生命周期成本。 

 

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PPS材料可回收、低损耗,完全契合算力产业绿色低碳的长期发展方向。

 

当行业目光集中于GPU与芯片制程时,PPS这类关键材料正在液冷系统的每一个核心节点承担着不可替代的结构与功能角色。它不处于舆论焦点,但若缺少它,焦点本身也将失去意义。

 

来源:搜料、塑擎

作者 808, ab