摘要 本文在阐述液冷连接器基础知识以及在新兴产业中应用基础上，分析液冷连接器系统集成创新的必要性。论述连接器系统集成创新的核心内容、面临挑战与难点。 并对其未来连接器系统集成创新提出希望和建议。

关键词 连接器 液冷 新兴产业 集成创新

1 对“连接器”大家族的认知

近年来“连接器与开关动态 ”、“国际线缆与连接”等期刊，有关液冷连接器在新兴产业系统集成创新中的应用和行业发展动态信息越来越多。作者深感除“电”连接器外，组成“连接器”大家族中另一部分，“流体、气体”连接器在新兴产业系统集成创新中也极为重要。在许多复杂的产品系统设计中，“流体、气体”和“电”两类连接器往往都并排出现、协同工作，共同构成设备能量流和信息流的“血管和神经”。例如数据中心为快速冷却散热，液冷“流体”连接器(图1)和高速传输“电” 连接器并排出现(图2)。

图1 液冷连接器

图2 液冷连接器用于数据中心(服务器)

1.1“流体、气体”和“电”两类连接器的共性

1）模块化和可维护性：两者都是模块化设计的基础元件。允许子系统独立制造和检测，然而快速组装或更换，极大地提升了生产效率和维护便利。

2）界面科学：两者研究对象都属于界面科学，无论是金属-金属电接触界面，还是橡胶-金属密封界面，界面的稳定性、可靠性和寿命是整个组件性能的关键瓶颈。

3）机械结构和锁定机制：为维持界面稳定，都必须配备精密的机械结构，包括对中引导、插拔助力、锁定/解锁机构（如卡口式、螺纹式、推拉式和卡扣式等），防止意外断开。

4）环境挑战：两者都面临相似的环境挑战——温度循环、机械振动、化学腐蚀（氧化、盐雾、混合气体）、污染物（灰尘、油污），这些都会导致界面退化。

1.2“流体、气体”和“电”两类连接器的区别

1）介质性质差异：

* 流体/气体：具有流动性、粘性、可压缩性（气体）。它们是连续介质，只要存在微小缝隙就会泄漏。泄漏是宏观的、可见的或可检测的。

* 电：电子流动发生在导体内部，需物理接触。电的泄漏(如爬电、击穿)发生在绝缘失效时，是场致效应。接触不良是微观的(氧化、腐蚀、微动磨损)。

2）首要矛盾差异：

* 流体连接器：首要矛盾是密封与压力，如何在高压下依然保持绝对密封，同时保证插拔顺畅和长寿命，是最大挑战。

* 电连接器：首要矛盾是导电与绝缘，如何在极小空间内，让需要导电部位接触电阻极低，让需要绝缘部位电阻极高，并防止两者间击穿。

2) 失效后果差异

* 流体泄漏：可能导致连接器系统功能直接丧失（如液压无力）、能源浪费、环境污染， 甚至引发火灾（燃油）、中毒（化学品）或爆炸（高压气体）。

* 电连接失效：可能导致信号中断、数据错误、设备重启。严重时，因接触电阻过大，产生过热引起火灾。或因绝缘失效，导致短路、击穿等重大致命事故。

表1 流体、气体连接器和电连接器的区别和共性

综上所述，流体、气体连接器和电连接器的核心目标，都是“建立可靠的传输通道，并允许可控的分离与连接 ”。但在实现这个目标时，由于传输介质不同，在设计性能和考量上又有显著区别。深刻理解这两类连接器的共性和区别(表1)，是进行跨学科系统设计和失效分析的重要基础知识。

2 液冷连接器在新兴产业中应用

2.1 液冷系统功能和主要组成

电子设备液冷系统通过液体循环实现高效散热。其核心作用是将热量从高功率设备传输至散热系统，从而保障设备稳定运行。

液冷系统主要由连接器、散热块、冷却液管和密封件等组成。连接器快速连接和分离，实现冷却液通断；散热块与电子设备直接接触，吸收热量；冷却液管连接散热块与冷却介质循环系统，通过液体传递热量；密封件确保液体在传输过程中不泄漏。其中连接器是组成液冷系统组件最为关键的基础元件。

2.2 液冷系统工作原理

冷却液在泵的作用下循环流动，通过热交换器将热量传递给空气或冷却介质， 最终将热量散发到环境中。这种液体冷却方式比传统空气冷却效率更高，能显著降低设备温度，减少元器件热损耗，延长使用寿命。故由连接器等组成的电子设备液冷系统散热效率更高，尤其适用于高功率设备。

2.3 液冷系统应用领域

用于多个单体电池通过串联或并联方式组合的储能设备（如电动汽车、数据中心）、高功率电子设备（CPU/GPU）、航空航天设备（雷达、卫星）等领域，需满足低温（如-55℃) 、高压等环境要求。

2.4 液冷连接器技术特点

1）采用O形圈等密封件防止泄漏，确保系统安全；

2）材料需承受高温高压，延长使用寿命；根据不同使用场景及产品特点，选择不同的本体材料（不锈钢、黄铜、铝合金、特种塑料等）、冷却液（水、硅油、乙二 醇、丙二醇、氟化液等）和密封圈材料(橡胶（NBR、FKM、EPDM）、聚四氟乙烯等)。

3）部分设计采用旋转接头，简化安装与维护。高密度的窄小空间，要求可操作性强、可靠性要求高、结构更紧凑的盲插连接器。

2.5 液冷连接器发展阶段

“快速连接与分离，实现流体通断 ”是液冷连接器初始核心功能。随后来发展的技术特征可分为；“快速插拔+单向密封”、“双向自密封”、“盲插”和“系统集成创新”等四个阶段（表2）。

表2 液冷连接器发展各阶段的技术特征和背景

2.6 液冷连接器技术标准

UQD是一种通用快速接头，是一种不需要工具就能实现管道连接或断开的接头。 主要用于液冷系统，特别适用于数据中心和超级计算机的热管理。UQD是一种国际标准，用于快速断开的耦合器。开发UQD（开放计算项目）是英特尔倡议的一种开放标准。 目的是为数据中心液冷系统，提供无泄漏解决方案（表3）。

表3 UQD液冷连接器技术特点与功能

3 分析液冷连接器系统集成创新的必要性

3.1 产业需求爆发

随着AI和数据中心、电动汽车、储能系统、机器人等新兴产业的深度融合发展， AI大模型训练、高性能计算、储能系统、快充桩、5G/6G基站等新兴产业领域，正 面临“热失控”与“能耗墙”的严峻挑战。传统风冷已逼近极限，液冷（特别是冷板式与浸没式）成为必然选择。

目前液冷行业已进入“技术+政策+需求”三重共振的爆发期。刺激液冷技术发展首要因素是AI芯片功耗的爆发式增长，芯片厂商逐步参与液冷供应商选择，具备液冷核心组件量产能力及整体解决方案厂商备受关注。国家政策对能源利用效率指标严格约束，进一步强化液冷方案的替代刚性。企业布局液冷赛道，既能把握算力爆发的短期机遇，更是卡位未来散热主流技术的战略选择。液冷赛道被视为一场“散热革命”，随着液冷加速渗透叠加技术升级及平均售价提升，2027年全球液冷市场预测将达218亿美元。例如深耕液冷领域十余年的中航光电，冷板在电力领域应用于变流器功率单元、电源模块等大功率器件散热；储能领域应用于液冷电池包散热； 算力领域应用于国内外主流芯片架构，满足高性能计算散热需求。为发电端、储能端、用电端构建精准温控屏障，助力绿色能源和数字未来稳步前行^[1]。

3.2 系统集成瓶颈

液冷系统并非简单的“水管+接头”，而是一个涉及“流、热、电、力、材料、 密封等”多物理场紧密耦合的复杂系统。连接器作为“血管连接点”，其性能与集成度直接决定整个系统的可靠性、效率和维护性。我国在许多新兴产业领域已成为全球领跑者，倒逼带动其产业链上游连接器企业系统集成创新。例如杭州倍仕得电气科技公司面对液冷市场痛点与国际竞争压力，推出“液冷管路整体解决方案”， 涵盖多种形式接头、快接头、管路系统等全链条产品。通过统一设计、精准匹配、 从源头解决不兼容问题。系统集成创新终结了液冷系统的“拼凑时代”。在数据中心子AI领域，随着GPU功率密度持续提升，液冷成为刚需。倍仕得符合OCP(开放计算项目)标准的UQD系列液冷快接头，凭借高密封性和兼容性，已进入国内头部云厂商供应链，成为其服务器液冷系统的核心部件^[2]。

3.3 从组件到系统集成创新思维转变

创新焦点正从单一的连接器产品，转向液冷连接器系统集成解决方案，强调与主设备（服务器、电池包、芯片）的无缝、高效和智能集成。例如立讯精密致力于打造覆盖多领域的系统级解决方案，在消费电子、通信与数据中心、汽车三大领域协同发展，通过系统级解决方案满足客户一站式采购需求。在连接器系统整合战略下，完成对莱尼相关资产、闻泰（原始设计制造商/原始设备制造商）资产收购，通过垂直整合强化系统供应能力。公司不仅提供连接器产品，更提供包含“声、光、电、散 热、射频、结构件”在内的连接器系统完整解决方案。立讯精密凭借系统集成创新能力，成为在AI终端、AR/VR、智能汽车等新兴产业领域少数能提供端到端解决方案的供应商。 通过垂直整合和生态构建，实现从“零部件供应商”到“系统级伙伴”的转型升级^[3]。

4 液冷连接器系统集成创新的核心内容

4.1 架构级创新

1）芯片级液冷直连

绕过传统冷板，将微通道液冷连接器系统直接集成到芯片封装或基板上。与常规槽道冷却相比，微通道的尺寸较小(通常在10～200μm)，但其散热能力远远大于传统槽道冷却。这主要得益于微通道的通道数量更多、在相同散热条件下的有效散热面积更大，因此单位时间内换热量更大。

2）模块化设计

数据中心液冷系统采用模块化设计，能实现服务器机柜级别的冷却液与电源、 信号一体化盲插连接，支持热插拔，极大简化数据中心部署。大功率液冷充电枪核心部件（电子锁、功率端子、液冷管路等）采用独立模块化设计，研发周期比传统模式缩短40%。在装配环节，即插即用设计，大幅缩减装配时间。

3）储能与充电系统三合一集成

将液冷管路、高压电气连接、电池管理信号线集成在一个多接口的模块化连接器系统中，提升能量密度与安全性。例如在储能领域倍仕得提供从能量储存到能量转换的全套密封、轻量化液冷管路方案，因安全可靠的优势，获得阳光电源、宁德时代等主流厂商的批量订单。在超级充电桩和电动汽车领域，UQD系列液冷连接器适配800V高压平台，已应用于国内外多家车企。产品，保障高功率充电的安全与效率。

4.2 设计与工艺创新

1) 增材制造(3D打印)应用

制造具有复杂内部流道、拓扑优化结构的轻量化、高性能一体化连接器系统，实现流道定制化。普利生是全球领先的工业级3D打印综合解决方案供应商，系列光固化(SLA)3D打印设备采用全球独创亚像素微扫描技术，打印速度超同类设备10倍^[4]。

2) 新型密封技术

开发自密封、金属密封、形状记忆合金密封等，适应更严苛的温度压力变化。 采用多级密封系统、抗冲击锁紧结构和带压插拔技术，能将泄漏量控制在0.5ml极低水平。

3) 多物理场仿真驱动设计

液冷管路系统研发采用3D流体仿真、热仿真、结构力学仿真进行协同优化，能在虚拟环境中完成极限测试。运用3D流体仿真、力学仿真、模流分析三大核心工具， 能将产品设计从“制造-测试-失败-修改”的高成本循环，升级为“模拟-优化-验证 -制造”的高效模式，研发风险降低60%以上。整体连接器系统解决方案使客户从复杂的液冷管路系统研发中解放出来，集中资源聚焦核心业务。

4.3 材料创新

1) 高性能工程塑料(PPSU、PEEK)及其复合材料：兼具强度、耐热、耐化学腐蚀和绝缘性。例如选用耐磨、耐腐蚀的本体材料与浮动补偿结构设计，可将产品插拔寿命延长至10000次，远超行业平均水平。

2）特种弹性体密封材料：主要指用于O型圈、阀座等部位的橡胶/弹性体材料。必须耐受冷却液（如水+乙二醇、去离子水、氟化液、矿物油等）的长期浸泡，不发生溶胀、收缩、开裂或析出物污染冷却液。需在-40℃至120℃甚至更宽的范围内，保持弹性和压缩永久变形小，确保反复插拔后密封力稳定。需承受连接器系统压力（如≥1.6MPa）和多次插拔（如数据中心要求≥5000次）的疲劳考验，密封件不得出现裂纹或永久变形。快速接头断开时，需实现“干式断开”，单次插拔泄漏量需控制在极小范围（如≤0.03mL），防止冷却液滴漏。邵氏硬度通常在70±5A左右，以平衡密封力与插拔力。同时需具备低压缩永久变形、良好的抗撕裂性和耐磨性。

3）热管理材料: 要求能将器件内部热量及时散出，用以实现电子设备安全运行， 提出连接器系统工作效率。例如液冷快充连接器选用具备高热传导系数与电绝缘性的复合材料，可避免因冷凝或短路引发安全隐患。金刚石/铜复合材料兼具高导热、高强度， 且密度与铜、钼铜、钨铜相比具有很大优势，可等效替代上述材料，是当前电子封装行业应用前景广阔的热管理材料^[5]。

4.4 智能化与感知创新

1）智能连接器 : 集成微型传感器(流量、温度、压力、泄漏检测等)，实时监测连接点工况，实现预测性维护。例如某著名品牌的液冷手机壳（图3），内部包括一个大型高精度微泵系统，可将冷却效果传导到整个手机壳的内部。根据智能功能， 该连接器系统可以自主地智能启停冷却系统。撕开手机背面保护膜，可见一个由密集的螺旋曲线组成的巨大液冷系统，其中充满了相变材料。底部清晰可见微泵系统（图4）。

图1 某著名品牌的的液冷手机壳

图2 手机壳的内部液冷系统

2）液冷系统数字孪生: 将传感器信息数据通过内置或相邻的电连接器上传至管理系统，构成液冷系统数字孪生的神经末梢。

5 液冷连接器系统集成创新面临挑战与难点

5.1 高密度与微型化的挑战

芯片功耗密度激增（如GPU），要求液冷连接器系统更靠近热源，且需要在极其有限的空间内实现大流量、低流阻的冷却液输送。伴随着数据中心规模日益扩大，算力需求不断增加，传统空气冷却方法愈发力不从心，浸没式冷却（将硬件浸入介质液体中），提供了更有效的热管理方法。然而这种技术也带来独特挑战，特别是材料兼容性、温升及互连设计等方面。最近MOLEX 进行大量测试研究，在ORV3浸没式液冷系统获得重大突破。浸没式冷却尤其适合需稳定、高性能运行的人工智能和高性能计算应用。借助MOLEX浸没式冷却解决方案，数据中心可进一步提高机架密度， 实现可持续的功率分配，高效可靠满足不断扩大的计算需求^[6]。

5.2 多物理场耦合设计难题

浸没式液冷是一种新兴的数据中心冷却方式，其将服务器浸入不导电的浸没式冷液中进行冷却，此后冷却液通过热交换器（单相）或冷凝管（两相）将热量传递到外界。与传统冷板式方案相比，浸没式液冷可降低30-40%冷却能耗，同时其服务器端没有风扇，降低了机房噪声，浸入液体也避免了外界振动和湿度对服务器寿命的影响。但浸没式液冷必须解决流体阻力、热阻、电气绝缘、机械强度与振动等多物理场相互匹配问题。特别是要把泄漏风险降至最低（尤其是对于不导电的绝缘冷却液）。下一代光模块（如OSFP和QSFP)速率预计2027年将达1.6Tbps，传统风冷已无法满足散热要求，史陶比尔开发的新型微型快速接头，将液冷直接集成到光模块中，解决了限制带宽扩展与系统密度提升的散热问题^[7]。

5.3 材料与可靠性基础研究

1）长期接触冷却液（水、乙二醇液、氟化液等）的材料兼容性与耐久性研究；

2）冷热循环、压力脉冲下的材料密封老化和疲劳失效研究；

3）电磁兼容与信号完整性研究（在高压大电流使用环境下尤为突出）。

5.4 可操作性和可维修性

要求连接器系统具备快速插拔、盲插、 自密封、防误操作（防呆）能力，能支持数据中心/储能电站快速维修。

5.5 标准不统一和生态碎片化

各厂商（服务器、芯片、液冷方案商）接口不一，缺乏行业统一标准，严重制约了规模化、低成本生产和互换性。产品兼容性差，导致用户绑定单一厂商，增加成本。连接器系统测试流程因设计差异冗长，阻碍产业生态协同发展。

OCP（开放计算联盟）已出台液冷系统盲插快接头的全球标准，国内也在积极推进相关连接器系统标准制定，但针对盲插快接头的专项标准仍较少，标准化程度有待提升。中国计算联盟等组织联合编制了《液冷盲插快接头发展研究报告》，提出加强标准化研究、统一接口和推进产品互联解耦的建议，以适应算力中心高密度散热需求。

6 液冷连接器系统集成创新未来展望和建议

6.1 跨产业合作与标准建设

1) 上下游联合攻关: 连接器厂商需与芯片厂商(lntel、NVIDIA、AMD等) 、设备商 (服务器、储能柜制造商等) 、冷却液供应商、冷却液管道制造商、终端用户(云计算巨头、车企等)深度合作，共同定义需求。

2) 推动开放标准: 积极参与并推动OCP(开放计算联盟) 、ODCC(开放数据中心委员会) 、CCSA(中国通信标准化委员会)等组织，在液冷连接器接口、性能测试、安全规范等方面标准制定。

3) 构建测试认证体系: 建立针对长期使用可靠性(如冷热冲击、压力循环、混合使用场景)的行业公认连接器系统测试方法和能为用户提供一站式服务和连接器系统解决方案的检测认证机构和平台。

6.2 连接器行业深度融合

液冷连接器将与电源连接器、高速数据传输连接器进一步融合，成为今后连接器企业系统集成创新的核心内容。形成真正的全功能能源与数据传输节点。 目前我国中航光电、航天电器、立讯精密、永贵电器等连接器龙头企业，在液冷连接器与电源连接器、高速数据传输连接器融合，集成创新成系统组件，已有许多应用于数据中心、新能源汽车、储能系统等的成功案例。

6.3 绿色、健康、可持续发展

1) 标准化助力高质量发展: 随着连接器系统标准统一，通过液冷行业技术兼并整合，生产规模扩大和制造工艺成熟。液冷连接器系统集成创新成本将快速降低。将从高端应用领域渗透至更广泛的边缘计算和新能源汽车等领域。

2) 开展失效机理分析和可靠性试验: 为连接器系统优化设计、改进工艺提供科学依据，为用户冷却系统失效预防和健康管理提供数据支撑。

3) 降本增效: 材料实现可回收设计，优化设计、改进工艺，降低流阻以节省泵能， 提升整个冷却系统效能。

6.4 举办液冷连接器系统集成创新研讨会

建议中电元协接插件分会和各地区（如深圳、广东、乐清等）连接器行业协会， 择时举办液冷连接器系统集成创新研讨会，重点议题内容:

1) 液冷连接器产业链如何研发-标准-应用深度融合连接器系统集成创新?

2) 液冷连接器标准化与定制化之间如何找到平衡点?

3) 芯片-封装-系统级液冷集成的最优路径是什么?

4) 如何定义下一代液冷连接器关键性能指标?

5) 如何通过智能传感与数字孪生提升冷却系统可靠性和能效？

6) 跨行业（IT、通信、交通、能源）液冷系统集成创新成功经验分享？

7 结束语

液冷连接器系统集成创新，是突破新一代高密度能源和算力基础设施散热瓶颈的重要一环。它正在从一个“不起眼、配套”的零部件，演变为一个“系统级、跨学科、战略性”的核心组件。其发展必将依赖于材料科学、精密制造、仿真技术、 标准化和跨产业链协同的应用基础研究和共同进步。谁能在系统集成创新上取得突破，谁就将掌握未来高功率产业生态的重要支点。

参考文献

[1] 中航光电:冷板散热解决方案引领全球散热新生态 连接器与开关动态 中国电科40所信标中心 2026年 第1期

[2] 袁在 用连接器撬动千亿散热市场 国际线缆与连接 2026年 第1期

[3] 袁在 营收差距高达2000亿！中航光电、航天电器、立讯精密三季报大透底！ 国际线缆与连接 2025年 第12期

[4] 普利生微纳3D打印:以快破局连接器制造交付难题 连接器与开关动态 中国电科40所信标中心 2025年 第3期

[5] 菅永喜 高导热金刚石增强复合材料研究进展 中电元协电接插元件分会2025 超节点互连技术创新大会暨第十四届连接技术发展研讨会论文集

[6] 莫仕:浸没式冷系统研究取得突破 连接器与开关动态 中国电科40所信标中心 2025年 第3期

[7] 史陶比尔:推动数据中心下一代液冷标准 连接器与开关动态 中国电科40所信标中心 2026年 第1期