2026年通信行业专题报告:液冷技术新方向及GTC大会液冷总结
- 来源:国信证券
- 发布时间:2026/03/24
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通信行业专题报告:液冷技术新方向及GTC大会液冷总结.pdf
通信行业专题报告:液冷技术新方向及GTC大会液冷总结。AI时代下液冷已成大势所趋,新技术新材料的变革成为更受关注的前沿方向。目前冷板式液冷仍为未来3-5年内的主流方案,在此基础上微通道、3D打印液冷冷板、金刚石散热、液态金属优化TIM等方向有望在传统液冷方案上实现进一步优化。技术发展方向上,微通道技术(MLCP)将传统覆盖在芯片上的金属盖和上方的液冷板整合成一个单元,内部通过蚀刻工艺,形成微通道,使得冷却液直接流经芯片表面。该方案彻底取消了独立的散热盖和TIM2层,目前仍处于测试与验证阶段;3D打印液冷冷板能制造出传统工艺无法实现的复杂内部结构,同时具备一体化成型无泄露、开发周期短等优势,3D...
液冷技术新方向
目前冷板式液冷仍是未来主流方案
冷却液不直接接触电子器件。冷板式液冷技术通过冷板将发热元器件的热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体,通冷却液体将热量带走。这种技术下,工作液体与电子器件不直接接触,而是通过液冷板等高效导热部件将被冷却对象的热量传递到冷却液中。
特点:冷板式液冷兼容性强、易于维护,但存在节能收益不显著、标准化难度大的问题。冷板式液冷能够有效兼容现有硬件架构、易于开展维护设计,且由于液体和设备不直接接触,可靠性更高。但由于未实现100%液体冷却,因此存在机柜功耗低、液冷占比低时,节能收益不显著问题;且液冷板设计需要考虑现有设备的器件布局,结构设计和实现的难度较大,标准化推进难度大。
技术发展方向——微通道:高集成度,冷却液更贴近芯片
MLCP技术(Micro-Channel Liquid Cooling Plate),即微通道水冷板,通过将传统上覆盖在芯片上的金属盖和上方的液冷板整合成一个单元,内部通过蚀刻工艺,形成微通道,使得冷却液直接流经芯片表面。 MLCP的核心特征有2个:
内部结构的微型化:通过在封装表面进行蚀刻工艺,将传统散热器中毫米级的流道,缩小至微米级别(例如30-150微米)。这样提高了热交换效率。
高度集成化:将传统上分离的多个组件整合为单一单元(包括均热板、水冷板、芯片封装盖板IHS,整合在一起),这种设计最大程度地减少了导热界面材料(TIMs)的使用,使得冷却液可以更直接、高效地带走芯片产生的热量。
MLCP的单价可达传统水冷板的3~5倍,且能贡献较高的毛利率。以GB300架构为例,一个机柜需要108+18个MLCP,假设报价约800-900美元/块。 微软开发微流体冷却技术:9月23日,微软首席执行官萨提亚·纳德拉宣布,其团队已成功开发出微流体冷却技术——通过细如发丝的微小通道,直接将冷却液输送到芯片内部。微流体冷却技术的散热效率比现有散热板高出三倍,能将芯片最高温升(电子设备中各个部件高出环境的温度)降低65%。
MLCP(微通道技术)减少TIM降低热阻
传统冷板式液冷方案的传热过程涉及多层界面。目前冷板式液冷的方案,典型的传热路径包括:硅衬底本身、金属互连层、TIM1(通常为铟或石墨材料)、封装盖板(Lid)、TIM2(如石墨片或超薄导热膏),以及最终的散热器或冷板。整个传热的过程中涉及多层界面——硅衬底、金属互连、微凸块、底部填充、TIM等,由于这些分层的热界面,热量无法 100% 有效地传递到盖子上,从而导致局部“热点”。 这种累积热阻是限制芯片最大功率输出的主要因素之一。
MLCP方案则彻底取消了独立的散热盖和TIM2层。热量从芯片出发,经过TIM1后,直接到达集成了微通道的盖板(MCL),并被内部流动的冷却液带走。整个路径从“四站式”缩减为“三站式”,从根本上消除了TIM2及其带来的接触热阻。这种设计或能使热传递路径缩短50%以上。
MLCP目前仍处于测试与验证阶段(EVT/DVT),中国台湾地区的四大冷却企业建准、奇鋐、超众与酷冷至尊已开始向英伟达提供样品,但生产仍局限于原型件与小批量试产。
技术发展方向——3D打印冷板:突破传统方案的结构限制
3D打印液冷冷板能制造出传统工艺无法实现的复杂内部结构,进一步提升效率。3D 打印可在冷板内精确设计复杂的几何形状,如三周期最小表面 (TPMS) 晶格微通道和湍流诱导特征。这样就能创建复杂的定制结构,优化冷板内部结构与冷却液的换热。另外,3D打印技术利用复杂的模拟仿真,通过实现传统加工手段无法制造的精细结构,实现冷板内部结构对流量、压降、热阻、效率的多重优化。
3D打印液冷冷板具备一体化成型无泄露、开发周期短等优势。传统冷板由基板和顶盖等部件焊接而成,而3D打印可以一次性将整个冷板(包括内部流道和进出水口)打印成一个完整的金属部件。同时,3D打印液冷冷板无需模具,从设计图到拿到第一个实物样品,最快仅需1-2小时。设计迭代速度比传统方式快3倍,开发周期从数月缩短至2个月以内。
3D打印液冷冷板已从实验室走向商业化应用。世界上首个安装在服务器 CPU(AMD EPYC 7352 2.30 GHz)上的无泄漏一体式冷板,增材制造 使用了EOS Copper CuCP 材料的 AMCM M 2901kW 系统。该项目联合新加坡本土液冷公司CoolestDC合作。2025年英伟达GTC大会上全球服务器OEM大厂纬颖展出了与Fabric8Lab s合作开发3.5kW 3D打印技术液冷板。
全球首批搭载金刚石冷却技术的H200 GPU服务器已投入运行
印度首个金刚石散热服务器(Akash × NVIDIA H200),金刚石用在GPU 芯片封装内部的热传导关键路径,是芯片级、源头级散热增强。2026年2月23日,总部位于旧金山的Akash Systems公司宣布,已向印度最大的主权云服务商NxtGen AI Pvt Ltd交付了全球首批搭载Diamond Cooling®技术的英伟达H200 GPU服务器,“金刚石导热技术”首次正式部署于商用AI服务器体系。此次技术采用CVD人造单晶金刚石,热导率约 2000 W/m·K(铜的 5 倍)。
金刚石做成微米级超薄膜,直接集成在封装内部,是传热路径的优化。根据官方披露数据,在高环境温度数据中心(最高可达50°C)条件下,该方案可实现约15%的FLOPs/W提升,并维持GPU满负载运行。在AI基础设施领域,1–2%的性能提升都具有资本意义。如果一个数据中心部署1万张H200:等效增加1500张GPU的有效算力输出;或在同等算力目标下减少约15%的硬件投入。同时,传统数据中心通常运行在24–29°C区间。而Diamond Cooling服务器宣称可在高达50°C环境下稳定运行。



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