AI集群互连散热专题报告:散热需求向互连系统延伸,连接器散热成为重要补充
东莞证券·2026-02-27 16:04

行业投资评级 - 超配(维持)[1] 报告核心观点 - AI算力需求呈指数级爆发,推动集群功耗上扬,散热需求从芯片向互连系统延伸,连接器散热成为散热方案中的关键环节,正从被动散热走向主动管理,建议关注AI集群互连中的连接器散热市场投资机遇[4][62][63] 1、算力升维,散热边界外延 1.1 功耗激增:AI集群散热需求增长 - 大模型加速迭代:2025年下半年以来,全球大模型厂商密集更新,平均迭代周期维持在3~4个月,例如OpenAI在8月推出GPT-5,11月发布GPT-5.1[11] - AI迈向L3智能体时代:预计2025-2030年全球AI智能体市场规模将从78.4亿美元增至526.2亿美元,复合年增长率高达46.3%,其中亚太地区增速最快,预计达48.5%[14][16] - 企业级Agent应用前景广阔:根据Gartner测算,到2028年,约33%的企业软件将内置AI智能体功能,约15%的日常业务决策可由AI自动完成[16] - 全球算力规模高速增长:2023年全球计算设备算力总规模达1397 EFlops,同比增长54%,其中智能算力规模为875 EFLOPS,占比62.6%,预计未来五年全球算力规模仍将以超过50%的速度增长,至2030年将超过16 ZFlops,智能算力占比将超过90%[17] - AI芯片功耗持续突破:以英伟达产品为例,芯片功率从H100的700W TDP,到B200的1000W,再到GB200的1200W,预计2026年下半年登场的Vera Rubin平台GPU TDP将飙升至2300W,VR200 NVL44 CPX将高达3700W[4][19][20] - 数据中心单机柜功率密度增长:国内8kW及以上功率密度的机柜占比从2021年的11%提升至2022年的25%,主流IT机柜功率密度预计将从目前的6-8kW/柜提升至12-15kW/柜,超算和智算中心预计将超过30kW,根据赛迪顾问预测,到2025年全球数据中心单机柜平均功率将达到25kW,单机柜20kW以上通常需要采用液冷散热[20][21] 1.2 数据中心PUE相关要求趋严 - PUE定义与现状:PUE是数据中心总能耗与IT设备能耗的比值,2021年全国数据中心平均PUE为1.49,华北、华东地区接近1.40,华中、华南地区接近1.60[22][23] - 国家政策目标:要求到2025年,全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到1.3以下,国家枢纽节点及寒冷地区进一步降到1.25以下,绿色低碳等级达到4A级以上,2023年3月政策明确鼓励数据中心部署液冷系统[23][27] - 地方政策更严:例如宁夏要求新建大型、超大型数据中心PUE值不高于1.2,上海要求到2025年新建智算中心PUE值达到1.25以下,存量改造智算中心PUE值达到1.4以下,且液冷机柜数量占比超过50%[24][27] 2、连接器散热成为散热方案中的关键环节 2.1 散热边界拓展:从芯片到互连 - 互连系统成为新热源:随着AI算力中心架构演进,高速连接器、光模块、互连线缆等互连系统的发热量占比正从边缘迅速扩展至核心地位[4][29] - 光模块功耗激增:传输速率从100G提升到800G时,单个光模块功耗从2.5W提升到30W,在叶脊架构下,光模块需求成倍增长,全部加载情况下光模块消耗可达整机消耗的40%以上[31] - SerDes功耗占比跃升:因单通道速率提升,SerDes在交换芯片中的功耗占比从2014年的15%跃升至2022年的40%[34] - 高密度集成带来散热挑战:光模块等互连模块被直接焊接或卡载在主板上,热量直接传导至CPU/GPU散热器底座,形成“算力与互连总成”的热源,高密度堆叠导致热阻增加,铜缆的趋肤效应进一步加剧发热,可能形成高温热斑引发系统风险[38] 2.2 互连散热:连接器正从被动散热走向主动管理 - 连接器热源主要来自三方面:焦耳热(大电流、高速信号)、接触电阻热(接触界面特性)、临近热源传导(芯片/DSP功耗激增)[39][44] - 散热技术路线分为两大类: - 被动散热:通过结构优化与材料升级降低产热、优化导热路径,例如采用铜合金、银镀层等高导电率材料,或PT-610、PEI、PPS、PEEK等耐高温绝缘材料[44] - 主动散热:引入外部冷却介质,包括接触式冷板(如泰科的散热桥技术,热传导能力较传统散热垫提高2倍;莫仕的浮动静置式冷板方案)和集成式液冷(冷却液直接流经连接器/端子内部)[45][47] - 连接器散热三大核心应用场景: - 高速I/O连接器:配套光模块的笼子连接器散热,解决1.6T光模块功耗突破20W及内部DSP散热需求,散热方案从模块自带散热片转向连接器侧主动液冷[48] - 电源连接器:解决GPU供电、机柜电源输入输出等场景下载流能力需达200A-500A、焦耳热呈平方级增长、接触电阻热可能引发热失控等难题[48] - 高速背板连接器:解决112G/224G高速信号传输产生的焦耳热、多通道密集排布的热耦合、背板气流受限等挑战,行业方案包括泰科的液冷母线解决方案(单个机架内提供高达750千瓦功率)和中航光电的GF3D系列高速背板连接器(传输速率25Gbps,可扩展至112G/224G)[49][50] 3、重点公司 - 英维克(002837):国内温控系统龙头企业,覆盖数据中心、储能等多场景温控需求,在液冷技术领域具备全链条平台优势,其Coolinside全链条液冷解决方案(包括CPU液冷冷板、UQD快速接头等)通过英特尔验证,UQD产品被列入英伟达MGX生态系统合作伙伴,2025年前三季度实现营业收入40.26亿元,同比增长40.19%,归母净利润3.99亿元,同比增长13.13%[53][54][55][64] - 瑞可达(688800):国内知名连接器生产制造商,产品应用于数据通信、AI与数据中心等领域,为AI系统提供包括传输高速数据400G/800G/1.6T的I/O有源及无源铜缆、电源传输、PCIE协议及冷却连接等完整解决方案,2025年前三季度实现营收23.21亿元,同比增长46.04%,归母净利润2.33亿元,同比增长119.89%,预计2025年年度归母净利润同比增加64.20%到81.43%[56][57][58][64] - 中航光电(002179):为航空防务和高端制造提供互连解决方案的高科技企业,产品广泛应用于通信网络、数据中心等领域,自主研发各类连接产品500多个系列,截至2025年底累计获得授权专利6300余项,其GF3D系列高速背板连接器适用于高速率场景,2025年前三季度实现营业收入158.38亿元,同比增长12.36%,据业绩快报披露,2025年全年实现营业收入213.01亿元[49][59][60][61][64] 4、投资策略 - 全球算力需求高速增长,推动AI算力密度持续攀升,散热从芯片到互连实现边界拓展,连接器散热成为关键环节并从被动走向主动管理,建议关注AI集群互连中的连接器散热市场投资机遇,重点关注英维克、瑞可达、中航光电等公司[62][63][64]

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