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

核心提要

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

一、芯片散熱概覽：功耗升級、散熱技術(shù)持續(xù)革新電子設備發(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算設備中的熱管理問題而設計的，它們通過直接在芯片或處理器表面移除熱量來優(yōu)化設備性能并延長使用壽命。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)：從風冷到液冷，冷板到浸沒式散熱技術(shù)包括風冷與液冷兩類。風冷技術(shù)中，熱管與VC的散熱能力較低，3D VC散熱上限擴至1000W，均需搭配風扇進行散熱，技術(shù)簡單、便宜，適用于大多數(shù)設備。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，運維成本較低，相對成熟，英偉達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，運營維護成本較高，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，散熱市場規(guī)模持續(xù)向上AI大模型訓推對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，當芯片工作溫度近70-80℃ 時，溫度每升高2℃，芯片性能會降低約10%，故單芯片功耗增長進一步提升散熱需求。此外，英偉達B200功耗超1000W、接近風冷散熱上限；“雙碳”+東數(shù)西算等政策嚴格數(shù)據(jù)中心PUE要求，液冷平均PUE低于風冷；TCO方面，相比風冷，冷板液冷的初始投資成本接近風冷，并且后續(xù)運行成本更低。

據(jù)Precedence，預期2024-2026年全球AI芯片市場規(guī)模CAGR為29.72%，2024年預期全球交換機市場規(guī)模同比+5%左右。隨著芯片及服務器、交換機的市場規(guī)模擴大，且芯片功耗增長提高散熱要求，我們認為芯片級散熱市場規(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)動下，芯片級散熱將從熱管/VC轉(zhuǎn)向更高效的3DVC與冷板，芯片級散熱有望打開成長空間、迎量價齊升。

相關(guān)公司

1）芯片散熱：曙光數(shù)創(chuàng)、飛榮達、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、川潤股份、潤澤科技、科華數(shù)據(jù)、網(wǎng)宿科技；

3）服務器整機：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、軟通動力、神州數(shù)碼、烽火通信、中國長城等。

風險提示：下游行業(yè)需求復蘇不及預期、AI大模型發(fā)展不及預期、技術(shù)發(fā)展不及預期、原材料價格波動風險、市場競爭加劇、匯率波動風險等。

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轉(zhuǎn)自國海證券股份有限公司 研究員：劉熹