台积电 x 英伟达：突破热壁：先进冷却技术如何驱动未来计算

核心观点： 随着人工智能芯片功耗和热通量密度的急剧上升，传统的散热技术已无法满足需求，先进冷却技术成为突破热壁、驱动未来计算的关键。

关键数据：

• 单个 GPU 或 AI 加速器的热设计功率（TDP）已超过千瓦级，正向 3000-5000 W 范围迈进。
• 传统风冷和冷板液冷难以应对高达 800-1000 W/cm² 的热通量密度。
• 预计到 2026 年下半年，微通道冷却（MLCP）将开始采用，并在 2027 年成为主流。

研究结论：

• 材料演变： 从传统硅基底到 SiC、CVD 金刚石薄膜和 Cu-Diamond 复合材料，热界面材料（TIM）正从“软性空隙填充材料”转向“直接结构性热解决方案”。
• TIM 演变： 从导热硅脂到相变材料、金属焊料，再到纳米级直接键合，行业正逐步迈向“零界面”热阻的目标。
• 微流体冷却技术： MCL 和 MLCP 通过微米级通道结构，大幅提升传热效率，支持更高的热通量密度。
• 供应链格局： 台湾的 Jentech、AVC、Auras 和 Cooler Master 等公司以及中国的浪潮/Invek 和宁波京达等公司正在积极布局 MLCP 市场。
• 行业趋势： NVIDIA Rubin 系列推动 MLCP 成为新标准，台积电 3DFabric 平台集成直接液冷技术，开启热管理与封装、电源传输和光互连在 DTCO/STCO 融合的新纪元。
• 未来展望： 微通道冷却技术将成为下一代 AI 芯片的主流解决方案，并扩展到电动汽车、动力电子和航空航天领域。