微通道盖板(MCL)
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AI数据中心进入液冷时代 国产供应链正加速入局
华尔街见闻· 2025-12-08 13:24
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从风冷向液冷发生结构性转变,市场普遍低估了这一过渡的速度和规模,这将催生一个高达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] 技术驱动力:AI芯片功耗飙升与风冷极限 - AI加速器热设计功耗(TDP)正以惊人速度攀升,英伟达GPU路线图显示:从H100的700W,到B200的1200W,预计明年VR200达1800W-2300W,2027年VR300可能超过3600W,未来Feynman平台功耗或高达5000W-7000W [2] - 芯片功耗飙升导致机柜功率密度急剧增加,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] - 传统风冷技术在机柜功率密度超过30-40kW时,因空气导热效率低下的物理特性而达到效率和经济性极限 [4][5] 政策与效率:液冷成为必然选择 - 中国等国家对数据中心PUE(电能利用效率)要求日益严苛,目标在2025年将PUE降至1.3以下 [7] - 液冷技术凭借卓越节能效果(可将PUE降至1.2以下)和更低的全生命周期成本(TCO),成为满足政策与经济效益的必然选择 [7] - 液冷散热能力是风冷的4-9倍,冷板式液冷(DLC)是当前技术最成熟、应用最广的方案,对现有数据中心架构兼容性强,改造成本相对较低 [7] 技术路线分化:冷板与微通道盖板(MCL) - 未来液冷市场将以3500W的TDP为分界线出现分化格局,功耗低于3500W的应用,冷板技术仍是中流砥柱 [9] - 市场对冷板“商品化”和价格战的担忧过度,尽管GPU/CPU冷板价格可能下降约50%,但机柜内其他部件(如NICs、DPUs)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% [9] - 瑞银预测到2030年,冷板市场规模(不含MCL)将达到89亿美元 [9] - 对于功耗超过3500W的未来高性能芯片,微通道盖板(MCL)将成为新标准,该技术将冷却液通道直接集成到芯片保护盖中,实现“封装内冷却” [10] - 瑞银预测MCL技术最早可能在2026年第四季度随超频版VR200(2300W)少量采用,并将在功耗达3600W的VR300上成为主流,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 [10] 市场规模与增长预测 - 全球数据中心直接液体冷却(DLC)市场规模将从2024年的11.38亿美元,以51%的复合年增长率(CAGR)飙升至2030年的311.91亿美元(约合人民币2205.23亿元) [12] - 增长核心驱动力在于单个机柜的液冷价值量正在翻倍增长,一个英伟达GB200 NVL72机柜的液冷价值约为7.4万美元,而到2030年预计将翻两番达到近40万美元 [12] - 从GB200升级到GB300,机架液冷模块的价值量增幅就超过20% [12] - 瑞银预计到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,表明液冷革命正从AI领域向整个数据中心行业扩散 [13] 供应链格局重塑:英伟达“放权”与国产机遇 - 英伟达供应链策略正从“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),但进入GB300及未来Rubin时代,英伟达开始“放权”,仅提供参考设计和接口规范,允许广达、富士康等ODM在柜外环节自主选择供应商 [14] - 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 [14] - 国产供应链厂商有望通过两条路径切入:一是作为二级供应商间接进入(通过为广达、富士康等ODM供货),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英伟达供应商名录 [15][16] - 据东吴证券测算,仅2026年,ASIC芯片所需液冷系统规模就将达到353亿元人民币,而英伟达平台所需液冷系统规模更是高达697亿元人民币 [16] - 台系ODM厂商(如富士康在GB200出货中占比约60%)在AI服务器组装中占据主导,其供应链选择话语权提升,而国产液冷相关企业在管路、精密结构件、温控模块等领域的布局,正迎来前所未有的历史性机遇 [16]
AI进入“液冷时代”,市场低估了“转变力度”,国产供应链正加速入局
华尔街见闻· 2025-12-08 11:07
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]
深入分析下一代 AI 芯片的散热革命
傅里叶的猫· 2025-10-19 22:11
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]