液冷技术新方向
AI时代下,液冷技术已成为大势所趋,新技术和新材料的变革成为前沿方向。目前,冷板式液冷仍为未来3-5年内的主流方案,微通道、3D打印液冷冷板、金刚石散热、液态金属优化TIM等方向有望在传统液冷方案上实现进一步优化。
技术发展方向
微通道技术(MLCP)
- 核心特征:内部结构的微型化(微米级别流道)和高度集成化(将均热板、水冷板、芯片封装盖板整合)。
- 优势:提高热交换效率,减少导热界面材料(TIMs)使用,使冷却液更直接、高效地带走芯片热量。
- 现状:MLCP单价可达传统水冷板的3~5倍,毛利率较高,目前仍处于测试与验证阶段,中国台湾地区企业已开始向英伟达提供样品。
3D打印液冷冷板
- 优势:制造复杂内部结构,提升效率;一体化成型无泄露;开发周期短。
- 应用:已从实验室走向商业化应用,例如世界上首个安装在服务器CPU上的无泄漏一体式冷板,以及英伟达GTC大会上展出的3.5kW 3D打印技术液冷板。
材料发展方向
金刚石散热
- 优势:超高热导率(2000 W/(m・K)以上)、低热膨胀、高绝缘、高稳定。
- 制备技术:化学气相沉积(CVD)为主流,其中微波等离子体CVD(MPCVD)因结晶质量高、均匀性好,成为AI散热用金刚石的首选。
- 应用:全球首批搭载金刚石冷却技术的H200 GPU服务器已投入运行,可实现约15%的FLOPs/W提升,并维持GPU满负载运行。
液态金属
- 优势:超高导热系数(15–73W/m・K),可显著提升算力稳定性与能效。
- 应用:主要应用于热界面材料(TIM)与冷板直触散热,可将热阻降至0.05℃・cm²/W以下,实现芯片降温5–10℃。
- 挑战:成本高(材料成本占散热方案总成本的60%以上),规模化生产难度大。
GTC大会释放液冷积极信号
- AI芯片指引乐观:英伟达预计到2027年底,新一代AI芯片的累计营收将正式跨入1万亿美元时代。
- LPU整合进VR平台:英伟达将Groq的LPU推理架构整合进平台,并首次将AI工厂、电力调度与智能体运行环境纳入统一架构。
- 全液冷方案成为刚需:英伟达推出NVL72液冷机架,单机柜功耗超200kW,算力密度提升4倍;发布BlueField-4 STX存储架构,能效比传统架构高4倍。
- Vera Rubin架构:英伟达自研Vera CPU机架集成液冷方案,单个机架可集成256颗液冷方案Vera CPU,支持超过22500个并发线程独立满负荷运行。
- Groq 3 LPX平台:采用液冷散热技术,单个机架配备256颗LPU处理器,累计提供128GB片上SRAM,总扩展带宽达640TB/s。
液冷产业链解析
- 产业链:上游为液冷系统零部件,中游为集成商,下游为数据中心服务商、运营商、互联网大厂等。
- 国产厂商:以英维克为代表的国产温控厂商有望突破全球市场,申菱环境、高澜股份等均有机会。
- 主要上市公司:英维克、申菱环境、高澜股份、曙光数创等。
风险提示
- AI发展及投资不及预期
- 行业竞争加剧
- 全球地缘政治风险
- 新技术发展引起产业链变迁