随着AI算力功率密度持续提升,散热方案正从服务器末端冷却转向机架级与芯片近端协同升级,散热对象也从单芯片、单服务器扩展至机架乃至数据中心层级。
这一变化的驱动力很直接:芯片功耗在快速攀升,传统风冷正在触及物理极限。散热方案必须从“把热吹走”升级为“把热导走”,液冷系统和芯片近端的高性能热界面材料因此站上了关键位置。
液冷加速渗透,芯片近端材料持续升级
研报表示,液冷系统加速渗透,芯片近端低热阻需求推动高性能热界面材料持续升级。
热界面材料的作用,是填充芯片与散热器之间的微观空隙,降低界面热阻。传统材料的导热能力仅有个位数至十余W/(m·K),在高功率芯片面前已显不足。
相比之下,垂直取向石墨烯热界面材料可实现680W/(m·K)级导热表现,国内厂商相关产品最高导热系数达130W/(m·K),兼具高导热、低界面热阻和良好回弹压缩性能,能适配芯片翘曲与界面不平整。
从个位数到130W/(m·K),再到垂直取向石墨烯的680W/(m·K)级表现,导热能力的量级跃升,对应的是芯片功耗量级跃升带来的散热需求。芯片翘曲和界面不平整是先进封装中的现实问题,材料不仅要有高导热,还要有回弹压缩性能来适配这些物理形变。
需求端:GPU功耗从400W向2300W跨越
需求端的驱动力来自芯片功耗的持续攀升。
英伟达GPU单芯片功耗由A100的400W向Rubin平台2300W峰值跨越。GB200、GB300、Rubin Ultra等平台相继转向机架级全液冷架构,传统风冷逐步触及物理极限,持续带动冷板、高端热界面材料等产品需求释放。
从400W到2300W,功耗增长近5倍。风冷的物理极限决定了,当单芯片功耗超过一定阈值,空气作为冷却介质已无法有效带走热量。机架级全液冷架构的转向,不是技术路线的主动选择,而是功耗攀升倒逼的必然结果。
冷板和高端热界面材料,是液冷架构中直接承接芯片热量的两个关键环节。冷板负责把热量从芯片带走,热界面材料负责把热量从芯片高效传导到冷板。两者缺一不可。
市场空间:全球TIM销售额预计2031年翻倍
研报援引MarketsandMarkets数据显示,2024年全球热界面材料销售额为20.12亿美元,预计2031年增长至41.48亿美元。
七年翻倍,对应的是液冷渗透率提升和高端热界面材料用量增加的双重驱动。当前高端市场仍由海外巨头主导,国内厂商依托本土算力产业链红利加速突围,逐步参与市场竞争。
国内厂商的突围路径,是依托本土算力产业链的配套需求。国产GPU、国产服务器、国产数据中心的建设,为国内热界面材料厂商提供了验证和导入的机会。从“能做出样品”到“进入供应链”,需要经过客户验证和批量交付的考验,但本土产业链配套的红利正在加速这一进程。
有券商维持通信行业“看好”评级。
观察:散热升级的逻辑,在“近端”不在“末端”
把散热方案的演进路径拆开看,核心变化是从“末端冷却”转向“近端导热”。
第一,散热的位置在向芯片靠近。 传统风冷是末端冷却,热量从芯片传导到散热器,再由风扇把热空气排出机箱。液冷架构下,冷板直接贴近芯片,热界面材料填充芯片与冷板之间的界面。散热环节越靠近芯片,对材料导热能力的要求就越高。
第二,材料的性能在从“够用”转向“极致”。 传统热界面材料导热能力在个位数到十余W/(m·K),面对400W以上的芯片已经吃力。垂直取向石墨烯材料的680W/(m/(m·K))级表现,对应的是2300W峰值功耗的需求。材料的升级不是渐进式的,而是量级式的。
第三,国产厂商的机会在“配套红利”。 高端市场仍由海外巨头主导,但国内算力产业链的自主化,为本土热界面材料厂商打开了验证和导入的窗口。国产GPU、国产服务器的放量,会带动本土散热材料和冷板的需求。从“参与竞争”到“占据份额”,取决于产品性能和客户验证的进度。
AI散热升级的投资逻辑,不在传统的风冷环节,而在液冷系统、冷板和芯片近端的热界面材料。功耗攀升是确定的,液冷渗透是确定的,热界面材料升级也是确定的。不确定的是,国内厂商能在多快的时间内,把导热系数从130W/(m·K)推向更高水平,并进入头部客户的供应链。接下来需要观察的是:国产GPU平台的功耗演进、液冷架构在数据中心的渗透节奏,以及国内热界面材料厂商的客户验证进展。





