行业趋势与市场前景 - 2025年是英伟达AI芯片液冷渗透率大幅提升的关键年份，后续液冷市场规模将随单芯片功耗提升而显著增长[1][10] - 北美四大互联网厂商2025年第二季度资本开支总计958亿美元，同比增长64%，其中谷歌和Meta上调了全年资本开支指引[9] - 2024年中国液冷服务器市场规模预计达201亿元，同比增长84.4%，2025年增速预计为46.3%，市场规模将达294亿元[15] - 随着ASIC机柜方案采用液冷及国内厂商超节点方案推出，液冷在ASIC市场和国内市场的渗透率预计将快速提升[1][10] - 全球数据中心单机柜平均功率在2023年达20.5kW，30kW以上功率机柜占比不断提升，推动冷却方式从风冷向液冷过渡[13] 散热技术演进与需求驱动 - 芯片制程向2纳米、1纳米及埃米级别迈进，尺寸缩小而功率激增，"热点"问题突出，催生对高效散热方案的迫切需求[2][3] - 英伟达GPU热功耗从H100的700W升至B200的1200W，手机芯片热流密度突破15W/cm²，散热需求急剧提升[5][7] - 风冷散热上限一般认为在30kW，液冷技术能有效解决风冷痛点，水的热容量为空气的4000倍，热导率是空气的25倍[13][26] - 液冷技术大幅提高数据中心空间利用率，例如采用直接液冷（DLC）的GB200计算托盘高度仅为1U，而风冷设计的HGX B200需要10U高度[26] - 液冷技术有助于数据中心绿色低碳发展，降低PUE值，冷板式液冷的PUE可达1.1-1.2[12][42] 液冷技术方案与成本分析 - 液冷技术主要分为冷板式、浸没式和喷淋式，其中冷板式液冷技术成熟度最高、应用最广泛，2024年市场占比约65%[12][15] - 在GB200 NVL72机柜为例，液冷系统整体价值约8.4万美元，占机柜成本（假设300万美元）的2.8%，液冷板与冷却分配单元（CDU）合计占液冷成本的78.8%[34] - 冷板式液冷可带走机架中设备产生的70-75%的热量，需采用混合冷却方法，其系统分为一次侧（占成本约30%）和二次侧循环（占成本约70%）[27] - 浸没式液冷分为单相和两相，散热效率更高，PUE可低于1.09，但初始投资及运维成本较高，可维护性复杂[36][38][42] - 综合初始投资、可维护性、PUE效果及产业成熟度，冷板式和单相浸没式是当前主流解决方案，冷板式更能实现从风冷的平滑过渡[41][42] 关键材料与部件创新 - 金刚石是理想散热材料，热导率可达2000W/m·K，是铜、银的4-5倍，硅的13倍，在高功率密度、高温高压等严苛场景中优势显著[2][3] - 金刚石作为半导体衬底材料具备高热导率、高带隙（约5.5eV）、极高电流承载能力、优异机械强度和抗辐射性等优势[4] - 热界面材料（TIM）构成芯片散热的"双导热引擎"，TIM1直接接触芯片需低热阻高导热性，TIM2适配均热板与散热器兼顾效率与成本[5] - 我国热界面材料市场规模从2018年的9.75亿元增长至2023年的18.75亿元，年复合增长率达13.97%，在消费电子和新能源汽车领域应用占比分别为46.7%和38.5%[5][8] - 新材料如金刚石、石墨烯等纳米材料有望助力热界面材料散热能力突破，国内企业在国产化率提升推动下市场份额有望提高[8]