20240625-国海证券-AI算力_卖水人_专题系列（2）_芯片散热_从风冷到液冷_AI驱动产业革新_54页_4mb

芯片散热技术从风冷到液冷的演进：AI驱动产业革新

核心观点

AI算力发展与政策PUE要求共同推动了芯片级散热技术从热管/VC向3DVC和液冷技术的升级，打开散热产业发展空间。液冷技术尤其冷却板式与浸没式方案，在PUE优化和TCO方面具备显著优势，预计未来增速远高于传统风冷。

技术演进

1. 风冷技术

   • 热管理技术从一维热管→二维VC→三维一体式3DVC（支撑1000W以上散热），但仍需风扇辅助散热。
   • 现阶段VC（真空腔均热板）导热效率最高可达20000W/m·k，但3DVC结构更灵活。

2. 液冷技术

   • 冷板式液冷：冷却液间接接触芯片，初始投资中等但TCO较低，2024年英伟达GB200服务器已采用该方案。
   • 浸没式液冷：整机/组件直接浸入冷却液，分为单相（成熟度高）与双相（热交换效率更高），曙光数创开发“1拖2”单元结构实现功率密度显著提升。

市场驱动因素

1. AI算力扩张：英伟达B200 GPU功耗达1000W，传统风冷已接近极限，推动液冷渗透。
2. 政策要求：中国大陆新建数据中心PUE需降至1.3以下，液冷可使PUE降低至1.1以下。
3. TCO优势：全液冷方案节能超90%，电费占数据中心TCO成本60%-70%，节能效益显著。
4. 芯片功耗增长：Intel Granite Rapids CPU达500W，NVIDIA H100 GPU超700W，2024年B200 GPU进一步提升至1000W。

行业现状与预测

• 2023年全球液冷服务器市场规模155亿美元，同比增长526%，预计2028年达102亿美元，CAGR为45.8%。
• 中国电信运营商提出“2025年液冷渗透率超50%”目标，加速验证与试点。
• 服务器厂商浪潮、超聚变积极布局，互联网用户占液冷市场46.3%。

相关公司

• 芯片散热：曙光数创（液冷基础设施市占率58.8%）、飞荣达（电磁屏蔽与导热方案）、中航光电（连接器及液冷系统）。
• 数据中心散热：英维克、高澜股份、佳力图等，服务器层液冷受政策与客户双推。

风险提示

• AI技术研发不及预期，政策监管趋严，液冷技术初期投资较高导致成本控制压力。
• 原材料价格波动、市场竞争加剧及海外汇率风险可能影响企业盈利能力。

💎 2024年AI算力热管理需求持续高增长，液冷技术逐步取代风冷成为主流，建议关注具备技术壁垒与政策导向的企业。