液冷技术新方向 - 冷板式液冷仍是当前及未来主流方案,其特点是冷却液不直接接触电子器件,通过冷板间接传热,兼容性强、易于维护,但存在节能收益不显著和标准化难度大的问题 [5][6][7] - 微通道液冷板(MLCP)是重要技术发展方向,通过将冷却通道蚀刻至微米级别(如30-150微米)并高度集成,使冷却液更贴近芯片,显著提升散热效率,其热阻可低于0.05℃·cm²/W,支持散热功耗大于2000W,但单价是传统水冷板的3-5倍,制造工艺复杂 [9][10][11][12] - MLCP技术通过结构创新降低热阻,它取消了独立的散热盖和TIM2层,将传热路径从“四站式”缩减为“三站式”,使热传递路径缩短50%以上,从根本上消除了接触热阻,目前该技术仍处于测试与验证阶段 [13][17][18] - 3D打印冷板是突破传统结构限制的新方向,能制造传统工艺无法实现的复杂内部结构(如TPMS晶格微通道),实现一体化成型无泄漏,并将开发周期从数月缩短至2个月以内,设计迭代速度比传统方式快3倍,已从实验室走向商业化应用 [15][19] - 金刚石是热导率最高的理想散热材料,其室温热导率可达1000-2200 W/(m·K),远高于铜(约401 W/(m·K)),热膨胀系数低,与半导体材料匹配度高,且是优良的电绝缘体 [20][25] - 化学气相沉积(CVD)是制备散热用金刚石的主流技术,特别是微波等离子体CVD(MPCVD),可制备6~8英寸多晶金刚石晶圆,热导率可达2000 W/(m·K)以上,适配AI芯片近结散热等场景,高温高压(HPHT)路线则因难以量产大尺寸晶圆而应用占比下降 [21][26][27] - 全球已出现首批搭载金刚石冷却技术的服务器,Akash Systems公司交付了采用CVD单晶金刚石散热的H200 GPU服务器,金刚石以微米级超薄膜形式集成在GPU芯片封装内部,据称可实现约15%的FLOPs/W提升,并在高达50℃的环境温度下稳定运行 [29][30][31] - 液态金属是优化界面材料的关键方向,其导热系数高达15–73 W/(m·K),是高端硅脂的6–7倍,能近乎100%填充微观缝隙,将热阻降至0.06℃·cm²/W以下,实现芯片降温5-10℃,但成本是传统硅脂的20–30倍,且规模化生产面临挑战 [32][34][35][36] GTC大会释放液冷积极信号 - 英伟达对AI芯片市场给出乐观指引,预计到2027年底,其新一代AI芯片的累计营收将跨入1万亿美元时代 [43] - GTC大会提出“AI工厂”理念并展示液冷方案,推出NVL72液冷机架,单机柜功耗超过200kW,算力密度提升4倍,并推动数据中心PUE降至1.1以下,Vera Rubin GPU机架集成液冷方案,单个机架可集成256颗液冷GPU [44][46][48] - 算力密度提升使全液冷方案成为刚需,随着单机柜功率密度从5kW向30kW以上发展,液冷散热方式成为必然选择 [44][45] - Grok 3 LPX平台采用液冷散热技术,该平台单个机架配备256颗LPU处理器,采用液冷散热 [48] 液冷产业链解析 - 液冷产业链分为上、中、下游,上游主要为一次侧、二次侧、ICT侧的液冷零部件(如冷却塔、冷水机组、CDU、冷板等),中游为系统集成商,下游为数据中心服务商、运营商及互联网公司 [49][50] - 以英维克为代表的国产温控厂商处于领先地位,英维克、申菱环境和高澜股份等已有液冷项目落地(如字节马来西亚项目),英维克通过与芯片方案绑定的形式优势较为突出 [51] - 国内液冷产业链上市公司布局广泛,覆盖从零部件到系统解决方案的各个环节,例如: - 英维克:推出Coolinside全链条液冷解决方案,其UQD被英伟达纳入MGX生态系统 [53] - 高澜股份:可提供冷板式和浸没式液冷解决方案,包括服务器液冷板、CDU等 [53] - 申菱环境:提供数据中心液冷解决方案及相关部件 [53] - 曙光数创:专注于浸没液冷及冷板液冷数据中心基础设施产品 [53] - 中航光电:为数据中心提供覆盖液冷产品的整套解决方案 [53] - 飞龙股份/大元泵业:提供液冷领域的热管理部件如电子泵、液冷泵产品 [53]
AI基础设施:液冷技术新方向及GTC大会液冷总结(附25页PPT)