雙面散熱MOS管在浸沒式液冷中的性能優勢

文章出處：平尚科技責任編輯：平尚科技發表時間：2025-12-19

　　當AI服務器的散熱方式從風冷、冷板液冷邁入浸沒式液冷的深水區，其內部的功率器件迎來了散熱效率的終極考驗，也獲得了性能釋放的全新機遇。在氟化液等冷卻介質直接浸沒的環境中，傳統的單面散熱功率MOSFET遭遇了導熱路徑的“半身不遂”——熱量只能通過底部單一方向導出，頂部成為散熱盲區。而雙面散熱MOS管以其創新的封裝結構，實現了熱量從芯片向上下兩個方向的同步高效逸散，正成為挖掘浸沒式液冷潛力的關鍵器件。

浸沒式環境的挑戰與雙面散熱的應答
浸沒式液冷的核心優勢在于，冷卻介質與元件表面的接觸面積和熱交換效率達到極致。然而，這對于傳統封裝的MOSFET而言，優勢并未完全發揮。其塑料封裝上表面是熱的不良導體，熱量只能依賴底部的金屬焊盤，通過PCB傳導至罐體或冷板，再與冷卻液交換。這條路徑長且存在多層界面熱阻。

雙面散熱MOS管，其創新在于封裝結構的重塑。它通常采用將MOSFET芯片夾裝在兩塊導熱金屬基板（如銅）之間的方式，形成類似“三明治”的結構。芯片的源極和漏極分別連接至上、下金屬板，從而實現電氣連接。其結果是，芯片產生的熱量可以同時向上、下兩個方向傳導。在浸沒式應用中，這意味著MOS管的頂部和底部金屬表面均可直接暴露在冷卻液中，或通過導熱材料與浸沒式冷板緊密貼合。熱量的傳導路徑從“單行道”變為“雙向高速路”，從根本上重構了熱阻網絡。

雙面散熱MOS管

核心參數優勢：熱阻的顯著降低
這一結構革新帶來的最直接、可量化的優勢，是結到環境熱阻（RθJA） 的大幅降低。熱阻是衡量散熱能力的核心參數，其數值越低，散熱能力越強。

對于一個典型的單面散熱TO-247封裝MOSFET，其RθJA可能約為40°C/W（依賴于PCB和散熱條件）。而一個設計優良的雙面散熱封裝，在浸沒式液冷這種理想的對流環境中，其RθJA有望降低至15°C/W甚至更低。這意味著，在消耗相同功率（例如30W）的情況下，雙面散熱MOS管的結溫（Tj）升高將遠低于單面散熱器件。更低的結溫直接帶來了兩大收益：其一，MOS管的導通電阻（Rds(on)）具有正溫度系數，溫度越低，導通損耗越小，系統能效得以提升；其二，芯片的熱應力大幅緩解，基于阿倫尼烏斯模型，其工作壽命可實現指數級增長。

雙面散熱MOS管 ?

除了熱阻，雙面散熱封裝還有助于優化電氣性能。由于上下金屬板替代了傳統的鍵合線，封裝寄生電感得以顯著降低。更低的源極通路電感（Ls）意味著更小的開關電壓尖峰和更少的開關振鈴，這不僅提升了可靠性，也允許采用更快的開關速度以追求更高功率密度和更快的動態響應。

平尚科技的工業級實踐
平尚科技將工業級雙面散熱MOS管技術應用于浸沒式液冷方案，其設計充分考慮了長期可靠性。首先，封裝體必須具備卓越的密封性，以完全阻隔冷卻液滲透，確保內部芯片與引線框架在長期浸泡下不受腐蝕。其次，頂部和底部用于散熱的金屬表面會進行特殊處理（如鍍鎳），以增強與冷卻液的兼容性及長期抗腐蝕能力。

平尚科技將工業級雙面散熱MOS管

在實際的浸沒式AI服務器電源模塊中，采用此類MOS管可使功率級在滿負荷運行時的峰值結溫降低20°C至30°C。這一溫降空間，允許電源設計師或提升約15%的持續輸出電流能力，或在同等功率下將效率提升0.5至1個百分點。對于追求極限功率密度的下一代AI硬件，這不僅是性能的提升，更是實現其設計目標的必要條件。

浸沒式液冷技術為高密度算力中心打開了散熱的新維度，而雙面散熱MOS管則是完美匹配這一維度的“密鑰”。它通過將封裝從“絕熱體”轉變為“全向導熱體”，極大地釋放了浸沒式冷卻的潛力。平尚科技憑借對此技術的深入理解和工業級的產品實現能力，助力國產液冷AI服務器在追求更高功率、更高可靠性的道路上，將每一分冷卻效率都轉化為實實在在的性能增益與運行保障。

上一篇: 貼片電阻在低溫（-70°C）液冷環境下的電熱特性與可靠性增強

下一篇: ?面向3kW/GPU：液冷AI電源MOS管的結溫控制與材料創新

精選文章

貼片電容的低ESR優勢在AI芯片供電中的應用人形機器人傳感器融合模塊：高頻NPO貼片電容在信號完整性中的角色東莞市平尚電子科技有限公司的綠色實踐與解決方案 2025年平尚科技春節放假安排的通知 ?預測英偉達遭反壟斷調查已然實現！！二極管將會為國內半導體帶來進一步的提升 Y電容對整車電氣安全的影響鉭電容的缺點貼片電容的突出優勢貼片電解電容的基礎知識超級電容：未來能源存儲的新星

雙面散熱MOS管在浸沒式液冷中的性能優勢

Hello！