随着AI算力芯片功率密度突破1200 W，其局部热流密度高达300-500 W/cm²，这对热界面材 料(TIMs)提出严苛要求：总热阻需≤1 mm²K/W才能将界面温升控制在5 °C内。传统导热硅 脂、相变材料等热阻普遍＞4 mm²K/W，而且这些材料的导热率不足，厚度稍大则热阻快速增 大，难以满足需求。为了适应当前和未来AI芯片的散热需求，潜在解决方案包括液态金属和 碳基复合材料两大技术路线：液态金属虽热阻≈1 mm²K/W，但存在氧化、泄漏等问题；垂直 取向碳材料虽本征热导率＞1000 W/mK，但因材料刚性导致热阻＞10 mm²K/W。本研究突破 性地开发了超声-抛光两步处理工艺：首先通过超声处理使石墨片在介观尺度可控断裂，形成 兼具高热导率和柔性的微观结构；再经精密抛光优化表面平整度，显著提升界面接触性能。 最终制备的石墨-硅胶复合材料展现出极低总热阻（50 psi：1.8 mm²K/W），高体导热率，优 良压缩顺应性以及优异的热循环稳定性。该材料成功解决了传统碳材料压缩性与界面接触性 能的矛盾，其导热特性和应用水平极为接近液态金属的水平，为AI芯片散热提供了理想解决 方案。 文章亮点 1. 经超声 ...

文章核心观点 - AI芯片功耗急剧攀升推动数据中心散热技术发生结构性变革，液冷正从“可选项”变为“必选项”，市场普遍低估了其过渡的速度与规模 [1] - 这一变革将催生一个从2024年11.38亿美元增长至2030年311.91亿美元（约合人民币2205.23亿元）的超级市场周期，并重塑全球供应链格局，为国产厂商带来历史性机遇 [1][14] 行业驱动力：功耗飙升与政策推动 - AI加速器热设计功耗（TDP）快速攀升：英伟达GPU从H100的700W，到B200的1200W，预计VR200达1800W-2300W，未来VR300可能超过3600W，Feynman平台或高达5000W-7000W [2] - 机柜功率密度随之剧增：GB200 NVL72机柜功率达120-140kW，未来VR300 NVL576机柜功耗可能超过600kW甚至冲击1MW [4] - 传统风冷技术达到物理极限：当机柜功率密度超过30-40kW时，风冷因空气导热效率低下而难以为继 [4][5] - 政策推动节能需求：中国等国家对数据中心PUE要求日益严苛，目标2025年降至1.3以下，液冷技术可将PUE降至1.2以下，且全生命周期成本更低 [7] 技术路线与市场分化 - 液冷技术散热能力是风冷的4-9倍，主要分为冷板式液冷和微通道盖板两大技术阵营 [7][10] - 冷板式液冷（DLC）是当前最成熟、应用最广的方案，对现有架构兼容性强，改造成本相对较低 [7] - 以3500W TDP为分界线：功耗低于3500W的应用，冷板技术仍是中流砥柱；功耗超过3500W的未来高性能芯片，微通道盖板将成为新标准 [10][12] - 市场对冷板“商品化”的担忧过度：尽管英伟达标准化可能导致GPU/CPU冷板价格下降约50%，但机柜内其他部件新增的液冷需求将抵消下滑，一个完全液冷的VR200机柜整体冷板价值量相比GB300仅下降1% [11] - 微通道盖板技术将冷却液通道直接集成到芯片保护盖中，消除了关键热阻层，预计最早2026年第四季度随超频版VR200少量采用，并在VR300上成为主流 [12] 市场规模与增长预测 - 全球数据中心直接液体冷却市场规模将从2024年的11.38亿美元，以51%的复合年增长率增长至2030年的311.91亿美元（约合人民币2205.23亿元） [14] - 单个机柜的液冷价值量正在翻倍增长：英伟达GB200 NVL72机柜液冷价值约7.4万美元，预计到2030年将翻两番达到近40万美元 [15] - 从GB200升级到GB300，机架液冷模块的价值量增幅超过20% [15] - 细分市场预测：到2030年，冷板市场规模（不含MCL）将达到89亿美元；MCL市场规模将在2027年达到12.5亿美元，2030年增长至27亿美元 [11][12] - 市场构成：预计到2030年，AI服务器液冷市场将达到237亿美元，非AI服务器的液冷市场也将增长至74亿美元，表明液冷正从AI领域向整个数据中心行业扩散 [16] 供应链格局重塑与国产机遇 - 英伟达供应链策略从“精装交付”转向“开放生态”：在A50/H100时代对CDU等关键部件采取“指定独供”模式（如维谛是GB200唯一认证CDU供应商），进入GB300及未来Rubin时代后开始“放权”，仅提供参考设计和接口规范，允许ODM厂商在柜外环节自主选择供应商 [17] - 这一转变打破了原有封闭供应体系，为更多具备技术和成本优势的厂商打开了进入英伟达生态的大门 [17] - 国产供应链切入路径有两条：一是作为二级供应商通过为广达、富士康等ODM厂商供货间接进入；二是随着技术成熟和性价比优势提升，未来有望作为一级供应商直接进入 [18][19] - 市场规模测算：仅2026年，ASIC芯片所需液冷系统规模达353亿元人民币，英伟达平台所需液冷系统规模高达697亿元人民币 [19] - 台系ODM厂商（如富士康在GB200出货中占比约60%）在AI服务器组装中占主导，其供应链选择话语权提升 [19] - 国产液冷相关企业在管路、精密结构件、温控模块等领域已有布局，正迎来历史性机遇 [19]

液冷市场前景与驱动力 - 2024年中国智算中心液冷市场规模达到184亿元，同比增长66%，预计2029年将进一步达到1300亿元，市场需求有望爆发[1] - 冷却可占数据中心电耗的40%，随着GPU热设计功耗提升，传统风冷面临瓶颈，液冷散热效率远高于风冷[1] - 部署液冷的GB200 NVL72系统可使一个50兆瓦的超大规模数据中心每年节省超过400万美元[1] 冷板式液冷技术优势 - 冷板式液冷是应用最广的间接液冷方式，通过铜/铝导热金属封闭腔体导热，服务器芯片不直接接触液体，系统不需对机房设备进行大规模改造，可操作性强[1] - 冷板式液冷成熟度最高、应用最广泛，有望成为数据中心主流散热方案[1] 3D打印在液冷板制造中的优势 - 3D打印解放了流道设计限制，可通过拓扑优化、仿生设计复杂化流道以改善散热性能，其加工时间和成本对结构设计变化不敏感，而CNC/铲齿加工则受限较大[2] - 传统液冷板通过钎焊、扩散焊等工艺焊接，其结构强度和连接处热阻弱于3D打印的一体化成型技术[2] - 3D打印可避免焊接过程导致微通道结构尺寸改变的问题，尤其适合制造涉及极小尺寸立体复杂结构的微通道液冷板[3] 微通道液冷板的发展趋势 - 微通道液冷板成为新趋势，例如0.08mm微通道液冷板已获订单用于B200芯片散热，针对B300芯片的方案已完成多轮测试[3] - 微通道散热器（当量直径低于1mm）通过微通道技术增强散热性能是大势所趋，但传统铲齿、微铣削等工艺加工深宽比大和结构复杂的沟槽存在限制[3] - 产业目前主要通过铲齿工艺加工微通道液冷板，后续或向3D打印技术过渡[3] 铜材料3D打印的进展与产业化 - 铜对红光波段反射率高难以加工，但采用绿光/蓝光激光器的设备方案可显著降低反射率，实现铜材料打印[4] - 已有公司基于3D打印技术开发出高性能液冷板：CoolestDC的一体式冷板可承受6bar以上水压并使GPU工作温度降低近50%；Fabric8Labs的冷板可实现精准冷却，性能显著高于铲齿工艺产品；希禾增材打印件最小壁厚达0.05mm，致密度超过99.8%[4] - 3D打印液冷板产业化落地是大势所趋[4]

AI芯片散热需求趋势 - AI芯片热设计功耗呈现跳级增长，英伟达A100在2023年TDP为600-700W，到2025年Blackwell系列达到1000-1400W，2026年Rubin系列初始TDP为2300W，2027年Rubin Ultra可能超过3500W [3] - 传统单相液冷冷板散热上限为2000-3000W，更高功耗需要新技术突破 [4] 微通道盖板技术 - 微通道盖板是2027年后3000W以上芯片的最实用方案，通过整合均热板和冷板为一体，缩短散热路径为“芯片→TIM1→MCL”，减少热阻 [5] - 该技术兼容现有单相液冷系统，冷却液、快速接头、冷却液分配单元等设备可继续使用，相比两相液冷具有更好的兼容性和更快的落地速度 [7] - 微通道盖板面临设计、制造和供应链三大挑战，微通道尺寸需控制在10-1000微米以平衡流动性和压降，制造需高精度工艺且初期良率可能低于50%，供应链责任需在台积电及其CoWoS联盟伙伴间重新划分 [7][8][9] 热界面材料升级 - 当前英伟达使用石墨膜TIM，垂直方向热导率约20W/m-K，对于3500W的Rubin Ultra将不足 [10] - 铟金属TIM热导率可达80W/m-K以上，是石墨膜的4倍多，但需解决组装时空洞控制和界面处理（如背侧金属化）问题，预计2027年Rubin Ultra量产时可能应用 [10] 其他前沿散热技术 - 芯片级直冷技术如TSMC的Si集成微冷却器和微软的嵌入式微流控仍在早期阶段，面临规模化生产难题，预计2030年后才可能小规模应用 [11] - 近3-5年散热方案仍将依赖微通道盖板和热界面材料升级 [11] 传统冷板厂商增长机遇 - 非核心芯片液冷需求被忽视，AI服务器中CPU、交换机、网络卡、内存模块等部件液冷渗透率2025年不到10%，2027年将超过50% [12] - AI服务器液冷组件市场规模将从2025年的12亿美元增长至2027年的35亿美元，年复合增速超过60% [12] - 传统冷板厂商如AVC、Auras可通过成为微通道盖板第二供应商切入高端市场，AVC已在测试样品，Auras因有均热板经验具备研发基础 [13] 重点公司分析 - Jentech作为全球均热板龙头，与台积电CoWoS联盟合作深厚，预计2026年末开始小批量供应微通道盖板，2027年微通道盖板收入将占总营收17%，2028年可能超过30% [15] - AVC是英伟达核心液冷供应商，GB200/300冷板大部分由其供应，2025年三季度销售额环比增长32% [15] - Auras在冷板市场占有率约10%，但在冷却液分配部件上具有优势，全液冷服务器需要更多此类部件 [15]

**行业与公司** * 液冷材料行业 涉及AI芯片散热 特别是服务器液冷方案[1] * 新宙邦公司 作为液冷材料供应商 在氟化物领域积极布局[2][18] **核心观点与论据** * **液冷技术演进逻辑** 芯片功耗升级驱动液冷方案迭代 GPU功耗从1.2千瓦提升至1.8千瓦 机柜功耗达250~300千瓦 超出单向冷板能力边界[1][2] * **混合式液冷方案优势** 保留液冷板覆盖CPU/GPU 带走60%~70%热量 降低对静默回路要求 提升系统稳定性 实现单点维护 氟化物介质用量从1.5吨降至五六百千克 降低成本[1][4][7] * **氟化物市场空间** 目前全球全氟聚醚需求千吨级 市场容量约30亿元 混合式方案规模化应用后 每10万台机柜对应五六万吨需求 远期市场空间或达200亿元[1][5][17] * **英伟达架构散热优化** GB200架构一块冷板覆盖两个GPU和一个CPU GB300架构每个GPU和CPU单独配备冷板 控制整柜功耗至约132千瓦 更高功耗产品需升级至双向或相变介质[1][6] * **液体介质选择** 单向冷板常用水加乙二醇 双向冷板需低沸点氟化物如R134A(售价约52,000元/吨) 氢氟醚 六丙烯二聚体 静默式常用硅油 中等价位氟化物 高端电子氟化物[2][10][15] * **R134A优势与挑战** 散热效能最佳但GWBP值高 面临全球配额缩减挑战[2][11] * **氢氟醚特点** 可调节沸点 但散热效能最差[2][12] * **六丙烯二聚体劣势** 长期循环后稳定性下降 分解产生酸性物质 影响管路微通道[2][14] * **静默式液冷介质优缺点** 硅油成本最低但存在燃爆风险 三聚体与清福米成本较低但散热效能一般 全氟聚醚与全氟胺性能最佳但成本较高[15] * **混合式最佳介质** 全氟聚醚与全氟胺等高端电子氟化物 兼具良好散热效能 安全性及长周期稳定运行能力[16] **其他重要内容** * **新宙邦产能布局** 计划新增近1.2万吨产能 包括约5,000吨全氟聚醚产能 与阿里 字节等合作开发[2][18] * **新宙邦市场地位** 国内仅宙邦和巨化两家超过千吨级产能 在全球半导体温控领域占据约30%市场份额 对大陆厂商渗透出货量约500吨 市占率接近30%至40%[18][19] * **新宙邦发展前景** 2025-2026年主业收入预计达14亿元左右 2027年或达18-19亿元 支撑近300亿元市值 液冷业务远期空间可达200亿元 公司有望拿下半壁江山 短期目标市值接近500亿[2][20] * **英伟达下一代冷却方案选择** 双向冷板方案和混合式方案 对于超过600千瓦功耗的Ruby Ultra系列 混合式方案将成为必然选择 最终决策预计在2025年底或2026年初做出[8]

行业技术趋势 - 英伟达推动上游供应商开发微米级水冷散热组件MLCP以应对AI GPU芯片发热量上升问题[1] - 散热技术从技术突破转向规模化应用 AI芯片算力提升导致功耗呈指数级增长[1] - 微米级水冷组件相较于传统风冷和常规液冷具有革命性优势 特别适用于高功率小尺寸热源处理[1] 市场需求驱动因素 - AI大模型训练算力需求每3-4个月翻一番[1] - 中国东数西算工程要求新建数据中心PUE≤1.25 推动散热组件需求增长[1] - 制冷系统在数据中心总能耗中占比超过20% 是除IT设备外最大能耗来源[1] 技术规格特点 - MLCP通过在芯片或封装上蚀刻微米级别水道实现散热效率提升[1] - 均热板 水冷板 IHS封装顶盖 芯片裸晶高度整合[1] 相关企业 - A股MLCP相关概念股包括阿莱德 铂力特等企业[1]

**液冷材料专家电话会纪要总结** **涉及的行业与公司** * 行业：数据中心液冷散热行业，特别是AI服务器散热领域 [1] * 涉及公司：阿里巴巴 [1][6][18]、字节跳动 [1][6][18]、英伟达 [1][7]、3M [1][6]、天宏科技（天弘科技）[3][12][15]、AMD [7]、谷歌 [7]、Meta [7]、中科曙光 [25]、巨化股份 [21]、新筑邦 [21][26]、天津长芦 [21][26]、东阳光 [21]、永泰科技 [21]、浙江诺亚 [26]、浪潮信息 [26]、新华三 [26] **液冷介质核心观点与论据** * 液冷介质主要分为水基、油类和氟化液三大类 [1][3][5] * 水基介质（去离子水加乙二醇或丙二醇）传热效率高（比热容约6000瓦/(K·m)）且价格便宜（约十几元每公斤）但易泄漏导电和滋生微生物 [5][22] * 油类介质中石化油价格最便宜（约10元每公斤）但流动性差且有闪点隐患 硅油性能改善（国内价格60-80元/公斤 国外120-140元/公斤）但粘度仍较大 [5] * 氟化液分为低端（三聚体）和高端（如3M全氟聚醚） 低端三聚体流动性好无闪点但挥发性强（年添加量20%-30%）且有微毒性（国内价格80-100元/公斤 国外140-160元/公斤） [3][5][14] * 高端氟化液（如3M全氟聚醚）性能优异（无闪点 流动性好 无毒性 惰性强）已在阿里巴巴张北数据中心（自2018年稳定运行7年）和字节跳动马来西亚数据中心应用 但价格昂贵（每公斤四五百元 即每吨四五十万元）且面临PFAS管控潜在风险 [1][6] * 硅油和高端氟化液挥发性较低 年添加量小于10% [3][14] **液冷技术发展趋势与核心问题** * 技术演进路径为风冷 -> 单向冷板 -> 双向冷板/单向静默 -> 组合方案（双向能板+静默）[2][13] * 高功率密度是核心驱动力 英伟达B200/B300型号单GPU功率已达1,000/1,200瓦 [1][7] * 双向能板技术是AI服务器散热热门方向 英伟达下一代Ruby架构预计采用 预计2026年中期将在AI服务器及ASIC阵营（AMD 谷歌 Meta）中广泛应用 [1][7][24] * 双向能板仍面临介质沸点限制 压强处理及制冷剂选择等问题 [7] * 全浸没式冷却与双向能板组合是未来趋势 旨在降低成本并解决高热流密度问题 行业流行占位法和分区分格设计以减少液体用量和优化散热 [1][13] * 制冷剂（如R134 1,233zd）在双向能板中应用前景看好 上升势头迅速 具有较大气化热但压力较大且受管控物质配额限制 [7][8][24] **不同液冷系统的成本与用量分析** * 单向静默系统中介质成本高昂 某大厂项目案例：一个120-150千瓦功率机柜 若使用3M孵化液（比重1.7-1.8）需约两吨液体 成本高达100万元（即每千瓦功率对应10公斤液体 每千瓦成本5,000元）[10] * 使用三聚体（价格约为孵化液1/3或1/4）或硅油（比重约0.8）可显著降低成本至一千多元或五六百元 [10][11] * 双向冷板系统介质用量远少于静默式 天宏科技方案显示每3千瓦服务器仅需约2升液体（即每千瓦约0.7公斤）成本显著降低 [3][12][15] * 静默式液冷系统每千瓦约需10公斤制冷剂 而双向冷板系统每千瓦仅需约0.7公斤 两者用量差异显著 [16] **应用现状与厂商动态** * 国内主流数据中心（字节跳动 阿里巴巴）目前主要采用单向静默液冷方式 [3][18] * 阿里巴巴最初专注静默式 现也有部门在研究成本更经济的冷板技术 [3][19] * 国内主要氟化液生产厂商包括巨化股份 新筑邦 天津长芦 东阳光 永泰科技等 [21] * 在3M计划退出背景下 全氟聚醚路线（国内巨化 新筑邦 长芦等）是较现实选择 三聚体（如浙江诺亚产品）是替代高价方案的良好路径 [26] **其他重要信息** * 散热效率（比热容）比较：水(约6000) > 硅油(约1800) > 氟化液(约1600) > 制冷剂(约1400) 但水因不绝缘及高沸点限制其应用范围 [22] * 双向能板能有效解决芯片热点问题 因其配合散热片和界面材料共同作用 静默式系统对热点照顾不够均匀 [23] * 功率适用范围：风冷(<35-45千瓦) 单向冷板(35-65千瓦) 双向冷板(可达130千瓦) 静默式(最高支持150千瓦单机柜) [17] * 在高功率密度（如每平方厘米200瓦甚至500千瓦以上）情况下 双相系统可能是最终解决方案 [25]