AI伺服器功耗持續攀升，CDU成為散熱架構的重要核心


從Computex 2026展出的AI伺服器、液冷機櫃到資料中心基礎設施解決方案可以發現，隨著新一代AI平台朝向更高功率密度與機櫃級(Rack-Level)架構發展，單櫃功耗已逐步突破百kW等級，液冷技術也由過去的選配方案逐漸成為AI資料中心的關鍵基礎設施。

在高密度運算需求持續增加的趨勢下，液冷技術正由特定應用逐步走向大規模部署。其中，冷卻液分配單元(Coolant Distribution Unit, CDU)已成為新一代AI液冷系統中的核心設備，其熱交換能力、流體控制能力、系統可靠度及智慧監控能力，將直接影響整體散熱效能、系統穩定性與能源使用效率。因此，市場對CDU的關注已從過去的流量與熱交換能力，逐步延伸至系統可靠度、智慧監控能力及能源效率等面向，使熱性能驗證成為產品開發與導入過程中的重要環節。
 

CDU在AI液冷系統中扮演什麼角色？


在AI液冷系統架構中，機櫃內冷卻液分配單元(In-rack Coolant Distribution Unit, CDU)負責連接資料中心廠務端冷卻水系統(Facility Water System, FWS)與伺服器液冷散熱系統中的次級迴路(Technology Cooling System, TCS)，透過熱交換機制將伺服器產生的大量熱能有效移除。

除了熱交換功能外，CDU亦負責冷卻液循環、流量調節、溫度控制及系統監控等重要任務，確保冷卻液能以穩定且有效率的方式將熱量帶離高功率運算元件。隨著全球資料中心部署地點日趨多元，不同地區的氣候條件、冷卻資源及運行環境皆可能影響液冷系統的運作表現，因此CDU必須具備穩定的熱交換與流體控制能力，以因應持續變動的熱負載需求。
 

為什麼CDU的熱性能驗證如此重要？


AI液冷系統規模持續擴大，液冷技術已由元件級散熱逐步發展至機櫃級(Rack-Level)甚至系統級(System-Level)熱管理。CDU的角色也從單純的熱交換設備，逐漸演變為影響整體液冷系統效能與可靠度的重要節點。

特別是在新一代AI平台採用更高功率密度GPU與機櫃級架構設計的趨勢下，液冷系統不僅需要處理更高熱負載，也必須面對更複雜的流體管理與熱管理挑戰。AI資料中心朝向24/7全天候運行發展，系統可靠度、故障應變能力及智慧監控功能也逐漸成為CDU設計與驗證的重要指標。

因此，如何確認液對液冷卻液分配單元(Liquid-to-Liquid CDU)在實際運轉條件下能達到設計預期的熱性能(Thermal Performance)、系統穩定度、可靠度及能源效率，已成為AI液冷系統開發與導入過程中的重要課題。
 

CDU的散熱能力與能源效率該如何驗證？


CDU的核心功能在於將AI伺服器運作所產生的大量熱能有效移除，因此熱性能驗證的首要目標，就是確認CDU是否能在設計條件下穩定帶走預期的熱負載。隨著AI機櫃功率持續提升，CDU的冷卻能力已從數十kW擴展至數百kW，甚至MW等級的應用場景。

在高密度AI機櫃逐漸普及的趨勢下，CDU已不再只是單一設備的散熱單元，而是支撐整個機櫃熱管理能力的重要核心。因此，其熱交換能力、流量控制能力與能源效率皆成為重要的驗證項目。

除了冷卻能力外，趨近溫度差(Approach Temperature Difference, ATD)也是評估CDU熱交換效率的重要指標。較小的ATD代表CDU能更有效率地將熱量傳遞至資料中心冷卻系統，不僅有助於提升整體散熱效能，也能降低冷卻系統能耗，進一步改善資料中心的能源使用效率。
 

熱性能測試的核心目的


驗證散熱能力
確認CDU是否能在設計條件下有效帶走AI伺服器所產生的熱量，並維持良好的熱交換效率，以滿足高功率運算設備的散熱需求。

驗證系統穩定性與可靠度
透過模擬流量異常、負載波動或設備故障等情境，評估CDU的控制能力與運行可靠度，降低資料中心停機風險，確保液冷系統在各種運行條件下皆能持續提供穩定的冷卻效能。

評估能源使用效率
透過不同熱負載與運行條件下的測試，評估CDU的耗能表現，協助找出散熱效能與能源效率之間的最佳平衡，進一步降低資料中心的整體冷卻成本。

驗證控制與智慧監控能力
現代CDU已逐步整合溫度、流量、壓力、液位及漏液監測等感測技術，並搭配遠端監控與智慧管理功能。透過熱性能測試，可同步驗證控制邏輯、警報機制及監控系統在不同運行條件下的反應能力，協助資料中心即時掌握設備狀態並降低非預期停機風險。
 

應用範圍：液對液冷卻液分配單元(Liquid-to-Liquid CDU)


在AI液冷系統中，CDU不僅負責冷卻液循環與熱量移除，更直接影響整體散熱效能、系統穩定性、可靠度及能源使用效率。因此，熱性能測試的目的不只是確認CDU的散熱能力，更是驗證其在不同熱負載與運行條件下，是否能維持穩定、高效率且可靠的運作表現，協助企業降低導入風險，提升資料中心長期運行效益。

常見的驗證項目包含：
  • 機架式冷卻液分配單元、機櫃內 (In-rack CDU)：設置於機櫃內的液冷設備，負責冷卻液循環與熱交換，將伺服器產生的熱能有效移除並維持系統穩定運作。
  • 列間冷卻液分配單元、機櫃列間式 (In-row CDU)：設置於機櫃列間的液冷設備，負責集中供應冷卻液並進行熱交換，以支援多機櫃的散熱需求。
 

依循國際標準，確保測試一致性


CDU熱傳導性能相關測試，通常依循多項國際標準與產業規範執行，以確保測試方法的一致性與結果的公信力，其中主要包含三大標準：
  • ASHRAE TC 9.9(美國冷凍空調工程師協會)：定義資料中心液冷的溫度分級(W-Class)，用來規範設施供水溫度範圍，這些條件會直接影響CDU的熱交換設計與測試設定，細節請參閱下表。
  • OCP(Open Compute Project)：提出標準化測試方法，透過固定流量與壓降等條件，統一評估CDU性能。避免各廠商用不同測試條件美化數據，並確保結果真實可比較。
  • ETSI TS 103 586（歐洲電信標準協會）：針對液冷設備的能源效率提出評估方法，並納入整體系統能耗與壓降限制，確保設備在實際運行中兼顧效能與節能。
 

DEKRA iST水冷CDU驗證架構 ｜量測與驗證手法


為確保CDU的熱傳導性能符合實際資料中心的應用需求，測試會在固定流量與不同熱負載條件下，量測趨近溫度差(ATD)的變化曲線，以評估整體熱交換表現。

其中，ATD定義為TCS(設備側冷卻水)與 FWS(設施側供水)之間的溫度差，代表熱交換過程中的溫度接近程度。ATD越小，表示熱傳導效率越佳。 其測試架構示意如下：

【液對液(L-L)CDU內部冷卻液通過熱交換器之測試架構示意】

 

【CDU熱傳導性能曲線範例(依OCP規範)】


DEKRA iST  德凱宜特 可靠度測試驗證服務

 

CDU的性能表現已成為影響整體散熱效率與系統可靠度的重要關鍵。建立完善且標準化的熱性能測試與驗證機制，將有助於確保CDU在實際部署環境中仍能維持穩定運行，並支撐未來AI運算需求的持續成長。

DEKRA iST憑藉在水冷系統與液冷CDU領域的專業驗證能力，提供從量測設計、熱性能驗證到系統級測試的完整解決方案，協助客戶建立可靠的性能依據，加速高效能液冷技術的導入與應用落地。

服務內容：

  • 爆破測試

  • 水錘與壓力脈衝測試

  • 評估液冷零組件流體特性 (UQD, Cold plate)

  • 100kw熱性能測試

  • 靜態水壓測試


液冷專題系列｜Coming Soon 
# 5 UQD／UQDB進入液冷市場的關鍵門檻與入場條件

液冷專題系列｜延伸閱讀
#1：掌握液冷零組件極限壓力的爆破測試 (Burst Testing)(前往閱讀)
#2：水錘效應與壓力脈衝測試的壽命驗證 (Water Hammer and Pressure Impulse Testing)(前往閱讀)
#3：液冷零組件的流量與壓力特性，如何影響系統表現？(PQ Curves and Cv Values)(前往閱讀)

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