OCP EMEA 2026 TE Connectivity报告：浸没式液冷时代的高速互连信号完整性

随着AI算力需求呈指数级增长，处理器功耗已突破1000W大关，整机柜功耗更是即将迈入兆瓦时代。传统风冷技术已难以满足如此严苛的散热需求，浸没式液冷正成为数据中心下一代冷却技术的主流方向。据预测，到2030年，30%的新IT设备将采用浸没式液冷技术（包括冷板混合方案）。

然而，当服务器完全浸没在介电流体中时，高速互连的信号完整性面临着前所未有的挑战。在2026年4月于西班牙巴塞罗那举行的OCP EMEA峰会上，来自TE Connectivity的高级系统架构师Tina Bao代表浸没冷却信号完整性工作组，发布了一份全面的行业白皮书，系统阐述了浸没式液冷环境下高速互连信号完整性的关键问题、测试方法、验证结果及未来发展方向。

一、浸没冷却流体的介电特性：信号完整性的基础

浸没式液冷的核心是将整个服务器或IT设备完全浸没在非导电的介电流体中，实现均匀的热管理。目前市场上主流的单相浸没冷却流体主要分为三类：碳氢化合物、氟化物和酯类。

对于信号完整性而言，流体最重要的两个参数是介电常数（Dk/εr）和介电损耗正切（Df/tanδ）。碳氢化合物是目前单相浸没冷却应用中最受欢迎的流体，其介电常数在10MHz至40GHz频率范围内稳定在2.0至2.2之间，介电损耗正切不超过0.02，工作温度范围为20℃至65℃，光学折射率不超过1.5。

氟化物的介电常数更低，在相同频率和温度范围内为1.79至1.9，同样具有不超过0.02的介电损耗正切，光学折射率不超过1.39。从纯信号完整性角度来看，氟化物是三种流体中性能最好的，但它在供应链和全球变暖方面存在一定局限性。

酯类是相对较新的一类流体，以其生物友好特性著称，闪点超过300℃。然而，其介电常数较高，在2.45至3.45之间，这对高速信号完整性构成了较大挑战，尤其是随着数据速率的不断提升。

传统高速信号以电磁场形式在空气或基板中传播。在浸没冷却环境中，流体改变了电磁场的传播介质，从而影响插入损耗、回波损耗、传播延迟等关键信号完整性参数。Foxconn Interconnect Technology的测试数据显示，OSFP连接器在浸没后会出现高达18欧姆的阻抗下降，这对信号完整性产生了显著影响。

二、浸没式液冷信号完整性测试的最佳实践

为了准确评估浸没冷却对信号完整性的影响，行业已经建立了一套经过验证的测试和建模方法。Intel的研究表明，通过在HFSS仿真软件中修改空气盒的介电常数来模拟浸没冷却环境，可以获得与实际测量高度相关的结果。

测试使用了介电常数从1.8到2.2的多种流体，包括氟化物和碳氢化合物。仿真结果显示，当介电常数从1.8增加到2.2时，微带线的阻抗相对于空气环境分别下降了1.24欧姆至1.75欧姆。实际测量结果与仿真数据高度吻合：介电常数为1.8的氟化物流体导致阻抗下降1.29欧姆，介电常数为2.1的碳氢化合物流体导致阻抗下降1.57欧姆。

Intel还提出了一种单插座解决方案，可以在空气和浸没冷却两种环境下使用，从而为设计人员节省成本。该方案的仿真和测量数据在两种环境下都显示出了良好的相关性。

三、高速有源光缆（AOC）性能验证

与铜缆不同，光缆通过光传输数据，因此在很大程度上不受浸没冷却流体介电特性的影响。但仍需考虑流体的折射率以及材料兼容性等问题。

Formericaoe对五家不同厂商的有源光缆在五种不同流体中进行了全面测试。误码率（BER）测试结果显示，光缆在空气和浸没冷却环境中的性能相当，且远低于规定的最大误码率阈值。此外，光发射机功率和接收机消光比的测量结果也表明，浸没式液冷对光学性能没有显著影响。

尽管如此，随着光学和液冷行业的持续发展，仍有大量研究工作需要开展，特别是在长期可靠性和材料兼容性方面。

四、高速直连铜缆（DAC）性能验证

在可预见的未来，铜缆仍将是高速互连的重要组成部分。浸没液冷对铜缆信号完整性的影响主要来自两个方面：集肤效应和流体的介电损耗正切。

Foxconn Interconnect Technology进行了一项隔离测试，将SMA连接器和走线与电缆连接器和笼子分开，仅将后者浸没在碳氢化合物流体中。112G PAM4信号测试结果显示，浸没冷却后眼图出现了明显的恶化。

Intel也进行了类似的112G PAM4长距离环回测试，使用了两种不同线规的电缆、四种不同长度以及两种不同类型的流体。测试结果同样显示出显著的误码率下降，这主要归因于连接器处的阻抗下降。当与IEEE规范进行比较时，这些结果已经处于临界状态。如果将数据外推到224G或448G速率，信号完整性将面临严重风险。

具体而言，QSFP-DD800无源DAC电缆在完全浸没在单相介电流体中时，连接器处的阻抗会下降20至30欧姆，导致误码率降低。考虑到串扰的影响，误码率甚至会超过IEEE规定的1e-4上限。

五、电磁干扰（EMI）研究

这是行业内首次针对浸没冷却环境下的电磁干扰进行的系统性研究，由AMD和Intel共同完成。

Intel首先在消声室中对运行中的服务器进行了基线测量，以识别可疑频率。然后将同一台服务器浸没在装有碳氢化合物PAO6流体的浸没冷却槽中，使用天线直接对准系统进行测量。结果令人惊喜：在高达8GHz的频率范围内，碳氢化合物流体将系统辐射降低了16dB。这一发现对系统设计人员意义重大，因为它意味着如果服务器在空气中通过了EMI辐射测试，那么在浸没式液冷环境中也必然会通过。

AMD进行了类似的远场测量，使用宽带发射结构和射频信号发生器。在距离3米处测量的结果显示，远场电场强度降低了5.6dB，与Intel的结论一致。

此外，AMD还研究了浸没冷却对串扰的影响。通过在微带线测试板上进行的测试，在高达18GHz的频率范围内，空气和碳氢化合物流体环境中的信道隔离度基本相同，仅在频率谐振点处出现了轻微偏移，这是由于介电常数变化所预期的结果。

六、材料兼容性问题

材料兼容性是浸没冷却技术面临的另一个重要挑战，它不仅影响设备的长期可靠性，也会对信号完整性产生间接影响。

FIT对两种常见的电缆护套材料进行了研究：聚氯乙烯（PVC）和热塑性烯烃（TPO）。测试在85℃下进行了21天。结果显示，PVC电缆样品在浸没后变得更硬、更短。这是因为碳氢化合物是非极性的，会将PVC中的增塑剂溶解或扩散出来。当护套收缩时，会将内部的信号线对拉得更近，从而影响信号完整性。

相反，TPO电缆样品在浸没后变得更软、更长。这是因为碳氢化合物分子会扩散到TPO的聚合物基体中。当护套伸长和软化时，会在电缆内部产生空隙，使信号线对发生移位，这同样会对信号完整性产生负面影响。

七、未来工作方向

为了应对浸没冷却环境下高速互连信号完整性的挑战，行业需要在以下几个方面开展进一步工作：

首先是下一代高速连接器的设计。目前连接器处的阻抗下降是影响信道性能的主要因素。未来的连接器需要在机械和电气方面进行优化，例如通过增强屏蔽或预先调整阻抗来补偿浸没后预期的阻抗损失，这对于实现224G和448G等更高速度至关重要。

其次是PCB和互优化。设计人员需要在设计阶段就预先考虑浸没冷却带来的热和信号完整性挑战，包括电路板布局、设计和过孔优化等方面。PCB材料的选择也需要考虑浸没流体的介电常数及其在高频下的行为。

最后是信道性能调优。这包括优化发射机预加重、均衡、阻抗匹配和差分信令等技术，以提高信道在浸没冷却环境下的性能。