AI算力“賣水人”專題系列(2)：芯片散熱：從風(fēng)冷到液冷 AI驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)革新

核心提要

核心要點(diǎn)：AI算力發(fā)展與政策PUE等驅(qū)動(dòng)下，芯片級(jí)散熱將從熱管/VC轉(zhuǎn)向更高效的3DVC與液冷，芯片級(jí)散熱有望打開成長(zhǎng)空間。

一、芯片散熱概覽：功耗升級(jí)、散熱技術(shù)持續(xù)革新電子設(shè)備發(fā)熱的本質(zhì)原因就是工作能量轉(zhuǎn)化為熱能的過程。散熱是為解決高性能計(jì)算設(shè)備中的熱管理問題而設(shè)計(jì)的，它們通過直接在芯片或處理器表面移除熱量來優(yōu)化設(shè)備性能并延長(zhǎng)使用壽命。隨著芯片功耗的提升，散熱技術(shù)從一維熱管的線式均溫，到二維VC的平面均溫，發(fā)展到三維的一體式均溫，即3D VC技術(shù)路徑，最后發(fā)展到液冷技術(shù)。

二、主要散熱技術(shù)：從風(fēng)冷到液冷，冷板到浸沒式散熱技術(shù)包括風(fēng)冷與液冷兩類。風(fēng)冷技術(shù)中，熱管與VC的散熱能力較低，3D VC散熱上限擴(kuò)至1000W，均需搭配風(fēng)扇進(jìn)行散熱，技術(shù)簡(jiǎn)單、便宜，適用于大多數(shù)設(shè)備。液冷技術(shù)具備更高散熱效率，包括冷板式與浸沒式兩類，其中冷板式為間接冷卻，初始投資中等，運(yùn)維成本較低，相對(duì)成熟，英偉達(dá)GB200 NVL72采用冷板式液冷解決方案；浸沒式為直接冷卻，技術(shù)要求較高，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本較高，曙光數(shù)創(chuàng)研發(fā)“1拖2”雙相浸沒液冷結(jié)構(gòu)。

三、性能+TCO多重驅(qū)動(dòng)，散熱市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)向上AI大模型訓(xùn)推對(duì)芯片算力提出更高要求，提升單芯片功耗。芯片溫度影響性能，當(dāng)芯片工作溫度近70-80℃ 時(shí)，溫度每升高2℃，芯片性能會(huì)降低約10%，故單芯片功耗增長(zhǎng)進(jìn)一步提升散熱需求。此外，英偉達(dá)B200功耗超1000W、接近風(fēng)冷散熱上限；“雙碳”+東數(shù)西算等政策嚴(yán)格數(shù)據(jù)中心PUE要求，液冷平均PUE低于風(fēng)冷；TCO方面，相比風(fēng)冷，冷板液冷的初始投資成本接近風(fēng)冷，并且后續(xù)運(yùn)行成本更低。

據(jù)Precedence，預(yù)期2024-2026年全球AI芯片市場(chǎng)規(guī)模CAGR為29.72%，2024年預(yù)期全球交換機(jī)市場(chǎng)規(guī)模同比+5%左右。隨著芯片及服務(wù)器、交換機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大，且芯片功耗增長(zhǎng)提高散熱要求，我們認(rèn)為芯片級(jí)散熱市場(chǎng)規(guī)模增速有望提升。

投資建議：AI算力發(fā)展與政策PUE等驅(qū)動(dòng)下，芯片級(jí)散熱將從熱管/VC轉(zhuǎn)向更高效的3DVC與冷板，芯片級(jí)散熱有望打開成長(zhǎng)空間、迎量?jī)r(jià)齊升。

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1）芯片散熱：曙光數(shù)創(chuàng)、飛榮達(dá)、中航光電、立訊精密、中石科技、思泉新材；

2）數(shù)據(jù)中心散熱：英維克、高瀾股份、申菱環(huán)境、佳力圖、朗威股份、依米康、同飛股份、川潤(rùn)股份、潤(rùn)澤科技、科華數(shù)據(jù)、網(wǎng)宿科技；

3）服務(wù)器整機(jī)：浪潮信息、中科曙光、工業(yè)富聯(lián)、華勤技術(shù)、紫光股份、中興通訊、軟通動(dòng)力、神州數(shù)碼、烽火通信、中國(guó)長(zhǎng)城等。

風(fēng)險(xiǎn)提示：下游行業(yè)需求復(fù)蘇不及預(yù)期、AI大模型發(fā)展不及預(yù)期、技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期、原材料價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇、匯率波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)等。

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