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

核心提要

核心要点：AI算力发展与政策PUE等驱动下，芯片级散热将从热管/VC转向更高效的3DVC与液冷，芯片级散热有望打开成长空间。

一、芯片散热概览：功耗升级、散热技术持续革新电子设备发热的本质原因就是工作能量转化为热能的过程。散热是为解决高性能计算设备中的热管理问题而设计的，它们通过直接在芯片或处理器表面移除热量来优化设备性能并延长使用寿命。随着芯片功耗的提升，散热技术从一维热管的线式均温，到二维VC的平面均温，发展到三维的一体式均温，即3D VC技术路径，最后发展到液冷技术。

二、主要散热技术：从风冷到液冷，冷板到浸没式散热技术包括风冷与液冷两类。风冷技术中，热管与VC的散热能力较低，3D VC散热上限扩至1000W，均需搭配风扇进行散热，技术简单、便宜，适用于大多数设备。液冷技术具备更高散热效率，包括冷板式与浸没式两类，其中冷板式为间接冷却，初始投资中等，运维成本较低，相对成熟，英伟达GB200 NVL72采用冷板式液冷解决方案；浸没式为直接冷却，技术要求较高，运营维护成本较高，曙光数创研发“1拖2”双相浸没液冷结构。

三、性能+TCO多重驱动，散热市场规模持续向上AI大模型训推对芯片算力提出更高要求，提升单芯片功耗。芯片温度影响性能，当芯片工作温度近70-80℃ 时，温度每升高2℃，芯片性能会降低约10%，故单芯片功耗增长进一步提升散热需求。此外，英伟达B200功耗超1000W、接近风冷散热上限；“双碳”+东数西算等政策严格数据中心PUE要求，液冷平均PUE低于风冷；TCO方面，相比风冷，冷板液冷的初始投资成本接近风冷，并且后续运行成本更低。

据Precedence，预期2024-2026年全球AI芯片市场规模CAGR为29.72%，2024年预期全球交换机市场规模同比+5%左右。随着芯片及服务器、交换机的市场规模扩大，且芯片功耗增长提高散热要求，我们认为芯片级散热市场规模增速有望提升。

投资建议：AI算力发展与政策PUE等驱动下，芯片级散热将从热管/VC转向更高效的3DVC与冷板，芯片级散热有望打开成长空间、迎量价齐升。

相关公司

1）芯片散热：曙光数创、飞荣达、中航光电、立讯精密、中石科技、思泉新材；

2）数据中心散热：英维克、高澜股份、申菱环境、佳力图、朗威股份、依米康、同飞股份、川润股份、润泽科技、科华数据、网宿科技；

3）服务器整机：浪潮信息、中科曙光、工业富联、华勤技术、紫光股份、中兴通讯、软通动力、神州数码、烽火通信、中国长城等。

风险提示：下游行业需求复苏不及预期、AI大模型发展不及预期、技术发展不及预期、原材料价格波动风险、市场竞争加剧、汇率波动风险等。

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转自国海证券股份有限公司 研究员：刘熹