微通道盖板(MCL)

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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]