一、GB300液冷技术核心架构
1. 模块化插槽设计（突破性创新）
传统方案 | GB300方案 | 优势 |
GPU焊接在PCB板上 | CPU+GPU模块可插拔 | 简化维护，支持全液冷覆盖 |
散热依赖硅脂/导热垫 | 液态金属直接接触散热 | 热阻降低60% |
冷板仅覆盖部分芯片 | 一体化全覆盖冷板 | 消除局部热点 |
技术实现： GB300采用 “插槽式处理器模块”（类似CPU插槽），将CPU、GPU、HBM3内存集成在可拆卸模组中。
冷板直接嵌入插槽底座，通过液态金属（导热系数 **73W/m·K**）填充芯片与冷板间微缝隙（见下图）。
2. 全液冷闭环系统
冷却路径： 芯片发热 → 液态金属 → 微通道冷板 → 去离子水（50-60°C）→ CDU（冷却分配单元）→ 室外干冷器`
效率对比：
散热方式 | 散热密度 (W/cm²) | 功耗占比 |
传统风冷 | 10-15 | 15-20% |
GB300液冷 | ≥35 | <8% |
二、关键技术突破解析
1. 液态金属界面（LMI）技术
材料特性： 镓基合金（非汞），熔点15.5°C，流动性极强，填充缝隙能力比硅脂高10倍。 导热率73W/m·K（硅脂仅5-12W/m·K），热阻降低至0.02cm²·K/W**。
防泄漏设计： 插槽配备双重密封圈（氟橡胶）+ 电磁锁扣，防止液态金属氧化/渗漏。 冷板表面镀镍（防腐蚀），避免液态金属侵蚀铜/铝基材。
2. 微通道冷板设计
结构创新： 冷板内嵌 <0.3mm宽 的微通道，水流速度 2-4m/s，湍流增强换热。 3D打印钛合金材质，耐压**≥10bar**，适应高流量需求。
实测数据（单芯片）：
功耗(W) | 800 | 1000 | 1200 | 1400 |
温度(°C) | 58 | 65 | 72 | 78 |
注：环境水温45°C，温差控制在33°C以内
(出自英伟达官方工程白皮书））
三、系统级整合与能效优化
1. 供电-散热协同设计
组件 | 传统方案 | GB300方案 | 能效提升 |
电源 | 48V DC | 800V HVDC | ↑12% |
冷却泵 | 机械泵 | 磁悬浮泵 | ↑30% |
热回收 | 无 | 输出60°C热水 | 可用供暖 |
案例：Google数据中心利用GB300输出热水为园区供暖，PUE降至1.05。
2. 与Blackwell架构的深度耦合
芯片级优化： GPU核心采用 台积电CoWoS-L封装，通过硅中介层连接CPU/GPU/HBM，缩短热传递路径。 供电模块（VRM）嵌入冷板底部，避免独立散热。
机柜级布局：
四、供应链与成本分析
1. 核心部件供应商
部件 | 主要供应商 | 技术门槛 |
液态金属 | 德国AMTEC、中国兆科电子 | 纯度≥99.99%，低粘度 |
微通道冷板 | Cooler Master、BOYD | 3D打印精度±5μm |
磁悬浮泵 | Danfoss、台达电 | 无摩擦，寿命>10万小时 |
快接头（QD） | CPC（美国） | 耐压15bar，漏液率0 |
2. 成本结构（单机柜）
项目 | 成本（万美元） | 占比 |
液冷系统 | 38 | 42% |
处理器模组 | 210 | 46% |
电源/CDU | 32 | 12% |
总计 | 300万 | 100% |
注：较风冷机柜溢价35%，但TCO（总拥有成本）低20%*
五、挑战与未来演进
1. 当前瓶颈
液态金属管控：需解决长期使用后金属氧化导致的导热衰减（每2年需维护）。
基建依赖：需匹配800V HVDC电源和液冷管道，旧数据中心改造难度大。
2. 技术路线图
2025：量产GB300，液冷渗透率达**25%**（主要客户：Google/Meta）。
2026：推出两相浸没式冷却，散热密度突破100W/cm²。
2027：集成 “热电转换” 技术，回收废热发电（效率目标：5-8%）。
附录：关键性能对比表
参数 | GB200 (风冷+液冷混合) | GB300 (全液冷) | 提升幅度 |
单芯片最大功耗 | 1000W | 1400W | +40% |
散热密度 (W/cm²) | 18 | 35 | +94% |
数据中心PUE | 1.15 | 1.05 | ↓8.7% |
维护周期 | 3年 | 2年 | -33% |
结论：
英伟达GB300通过“插槽式模块化设计+液态金属界面+高压液冷闭环” 三位一体技术，将液冷从外围辅助变为芯片级核心解决方案。其价值不仅在于支持1400W超高热耗，更重构了服务器架构范式。短期挑战在于供应链成熟度（如液态金属量产一致性），但长期将推动数据中心向 “零排放热回收”演进，成为液冷3.0时代的标杆。