AI 算力之散热

2026-05-06 18:23:192

最近AI算力板块持续火热,但很多人只盯着GPU、HBM这些“明牌”,却忽略了一个卡脖子的大问题——散热。
现在AI芯片功耗已经冲到2300W,传统散热直接“原地退休”,散热赛道正在经历“从风冷到液冷、从毫米到微米”的跃迁式增长。今天我们就把散热赛道的逻辑拆透,从行业背景、技术路径到核心公司,一次性讲清楚。
一、为什么散热现在是“生死局”?
1. 算力爆炸,热量先炸了
先看一组硬数据:
- 2024年全球服务器出货1600万台,其中AI服务器就有200万台,2025年总出货量预计冲到1630万台;
- 2024年全球数据总量173.4ZB,2025年新增213.56ZB,2029年要翻到527.47ZB;
- 2025年中全球总算力4495EFlops,同比暴涨117%,其中智能算力占85%,2030年占比要超95%。
算力涨,芯片功耗更夸张:英伟达H100功耗700W,Blackwell架构B100到了1200W,最新的Rubin GPU直接拉到2300W,相当于一个小家庭半年的用电量,全塞在一个巴掌大的芯片里。
2. 3D堆叠把散热难度拉满
现在的芯片早不是平面排布了,计算核心、存储、I/O全往垂直方向叠,算力密度提了3-5倍,但热量散不出去——堆叠内部的隐蔽区域温度能超150℃,这就是“热墙”,轻则芯片降频,重则直接烧坏。
发热来源也变了:除了开关、短路的动态发热,现在芯片制程越来越小,关断状态的漏电功率越来越高,哪怕不干活也在持续发热,散热压力是全方位的。
3. 现有方案已经摸到天花板
以前风冷够用,现在GPU功耗破2kW,风冷最多扛500W,直接歇菜;传统冷板式液冷最多支持1000W,也快顶不住了。而且2024年中国大陆散热企业全球份额才4.98%,中国台湾占了57%,国产替代空间极大。
二、当前散热的核心难题有哪些?
现在行业卡脖子的地方主要在4个地方:
1. 热阻降不下来:传统散热路径是“芯片→TIM1→封装盖→TIM2→冷板”,中间好几层介质,热阻高得离谱,微通道液冷虽然能缩短路径,但加工精度要求极高;
2. 极端热流密度扛不住:Rubin芯片的热流密度已经到了物理挑战级别,传统冷板每平方厘米最多扛100W,现在需要扛1000W+,差了10倍;
3. 成本和可靠性难平衡:微通道液冷成本是风冷的6-10倍,单块板就800-900美元,一个AI机柜要126块,而且微流道容易漏液,良率一直上不去;
4. 快速迭代跟不上:AI芯片每季度都改设计,传统冷板要开模、焊接,周期要几个月,根本追不上芯片迭代速度。
三、主流散热方式全对比:谁才是未来?
现在散热路径分为四条,我们一个个说:
1. 传统风冷:即将淘汰的“老古董”
- 原理:风扇吹散热器鳍片,把热量吹走。
- 流程:芯片发热→散热器传导→风扇吹风换热→热量排到机房。
- 所需设备:铝/铜鳍片散热器、高转速风扇、风道设计组件。
- 技术壁垒:低,就是拼鳍片面积、风扇效率,没什么门槛。
- 局限性:最多扛500W,噪音大,高热流密度下完全没用,现在只配给低功耗CPU用。
2. 传统冷板式液冷:当前过渡方案
- 原理:把带流道的金属板贴在芯片上,冷却液流过带走热量。
- 流程:芯片发热→TIM传导到冷板→冷却液流过热板带走热量→外部冷却塔换热。
- 所需设备:冷板、循环泵、换热器、冷却塔、管路。
- 技术壁垒:中等,主要是流道设计、密封工艺,国内企业已经能做,但热阻还是高。
- 局限性:支持500-1000W,接触热阻高,温度均匀性差,应对不了2kW+的GPU。
3. 微通道液冷(MLCP):未来3年的主流
- 原理:把流道缩小到0.2-0.5mm,直接刻在芯片保护盖里,冷却液贴芯片流,传热路径缩短50%以上。
- 流程:芯片发热→直接传到微流道里的冷却液→汽化/对流带走热量→外部循环冷却。
- 所需设备:精密微加工设备(蚀刻、扩散焊)、流体洁净系统、泄漏检测设备、高导热铜/特殊镀层材料。
- 技术壁垒:高!流道精度要控制在微米级,要防漏液、要耐高压,还要做流道均匀性设计,现在只有少数头部厂能量产。
- 优势:散热效率是传统的4-7倍,能扛2000W+功耗,热阻小于0.05℃·cm²/W,英伟达Rubin已经确定要用这个方案,2027年量产。
- 升级方向:VC微通道Lid(冷板+均热板融合)、嵌入式微通道(流道直接做进芯片里),效果更好。
4. 3D打印液冷板:打破加工瓶颈的“黑科技”
- 原理:用3D打印逐层堆积做冷板,不用开模、不用焊接,想做什么复杂流道都行。
- 流程:CAD画图→3D打印机打印(铜/铝材料)→后处理→成品,从设计到成品只要1-3天。
- 所需设备:金属3D打印机(比如EOS的铜打印系统)、后处理设备。
- 技术壁垒:材料和打印工艺控制,要保精度、保气密性,现在还在商业化初期。
- 优势:能做传统CNC做不了的复杂流道,换热效率比传统微通道高48%,没有焊缝不漏液,不用开模,特别适合AI芯片快速迭代的需求,纬颖已经展示过3.5kW的3D打印液冷板。
四、最有潜力的方向:微通道+3D打印,国产替代正当时
现在行业共识已经很明确了:
- 短期(1-2年):传统冷板式液冷还能用,但份额会快速被微通道抢;
- 中期(3-5年):微通道液冷是绝对主流,尤其是MLCP(微通道水冷板),英伟达已经定了2027年量产;
- 长期:3D打印液冷板会逐步渗透,解决复杂流道和快速迭代的问题。
而且现在国产替代窗口完全打开了:2024年大陆散热企业全球份额才4.98%,下游客户要供应链安全,国内企业本地化响应快,份额预计到2031年能涨到10.25%,量价齐升的逻辑很顺。
五、核心公司梳理(附业绩、技术、订单情况)
我们根据研报整理的17家核心标的,分成几类讲:
🔥 液冷散热(最核心赛道)
1. 健策精密(中国台湾龙头,未覆盖)
- 技术壁垒:全球散热片龙头,台湾占57%份额,自己研发了MCL微通道盖板技术,99.9%热连续性,微通道冷却表面积提400%,已经具备量产能力,是英伟达、AMD的核心供应商。
- 产能&业绩:全球有6个生产基地,现在扩产:大园一厂扩4735坪2026Q1完工,大园三厂11000+坪2027Q1完工。2016-2025年营收从7.3亿台币涨到43.9亿台币,净利润从0.53亿涨到11.39亿台币,AI散热业务爆发式增长。
- 逻辑:微通道技术先发优势,直接吃Rubin架构的红利。
2. 鸿日达(大陆国产替代先锋)
- 技术壁垒:以前做消费电子连接器,2025年搞定半导体金属散热片量产,已经拿到多家核心客户供应商代码,批量供货,是国内少数量产高端散热片的企业。
- 业务进展:还做了3D打印自动化产线,光通信FA产品也拿了供应商资质,多曲线增长。
- 股价表现:2022年上市到2026年3月,股价涨了561%,市场预期拉满。
- 逻辑:卡位国产替代,大陆散热企业份额从5%涨到10%的最大受益者之一。
3. 英维克中石科技高澜股份申菱环境科创新源淳中科技
- 都是国内液冷赛道的核心玩家,英维克在数据中心液冷部署多,高澜股份在电力+算力液冷都有布局,申菱环境是暖通+液冷一体化,中石科技做导热材料出身,技术各有侧重,都在跟进微通道液冷技术。
📄 PCB(散热配套)
科翔股份兴森科技沪电股份深南电路、崇达技术:高算力服务器的PCB需要承受更高的热负载,高层数、高散热性能的PCB需求爆发,深南电路、沪电股份是高端PCB龙头,直接受益。
💎 金刚石散热(下一代黑科技)
四方达沃尔德:金刚石热导率是铜的5倍,是未来3D堆叠芯片的终极散热材料,现在还在研发阶段,技术壁垒极高,一旦突破就是爆发式增长。
🔌 连接器、线缆(液冷配套)
鼎通科技瑞可达(连接器):液冷系统的快插接头、耐高压连接器需求暴增;新亚电子(线缆):液冷管路、高传输线缆配套,都是细分赛道的小龙头。
六、风险提示
1. 算力需求不及预期:如果AI商业化慢了,数据中心建设放缓,散热需求也会跟着降;
2. 原材料价格波动:铜、铝占散热成本大头,涨价会压缩利润;
3. 技术迭代不及预期:微通道良率低、3D打印成本高,要是量产慢了,业绩释放会推迟;
4. 全球经济疲弱:出海业务占比高的公司,订单可能受影响。
总结
散热赛道现在是“需求高增+技术迭代+国产替代”三重共振,微通道液冷是未来3年最确定的方向,健策、鸿日达这些有技术、有订单的公司,会直接吃行业增长的红利。

作者声明: 本文转载自第三方,旨在提供资讯参考,并非证券推荐或投资建议。作者对内容的真实性、准确性不承担保证责任。本文不构成任何投资建议或证券推荐。截至发文日,作者与文中提及的标的不存在持仓关系。

合规声明:本站发布的所有文章及观点均系个人研究共享,投资心得交流,不代表本站立场,且不构成任何形式的投资建议。投资者据此操作,风险自担,请务必保持独立审慎的决策态度。