2024年12月20日，由水木梧桐创投、独木血本主办的“梧桐荟产·投·研沙龙第6期——芯片级散热本领成长行使与投资机缘”正在上海市徐汇区云锦道701号西岸国际人为智能中央凯旋举办，冯明宪博士受邀列入并作“芯片级散热本领的成长趋向与投资预测”主旨陈诉。

　　冯明宪博士正在陈诉中提出：数据量的爆炸性增进激动了算力需求，算力芯片本能提拔与数据中央范畴扩张是弥补算力供应的两条厉重途径。个中算力芯片本能提拔大凡都需求更多的功耗维持，因而需求芯片级散热本领保障算力芯片的本能平静；其次，数据中央发作的热量中约43% 需求仰赖冷却本领开释掉，以此维系数据中央的平常运转；其它，基于环保来由，各国度和区域也纷纷出台干系战略控造数据中央的能耗比。因而，跟着算力芯片的迭代立异与数据中央范畴扩张，散热墟市范畴可料思的将坚持一连增进。芯片级散热行动热量执掌的最底层中枢本领，因其对证料、构造的极致央求，是目前各大国际头部AI芯片企业中心体贴与加入的散热规模，也因而将带来庞大的投资机会。

　　跟着数字化转型、物联网装备的普及、云谋划的扩展、以及人为智能和机械进修本领的平凡行使，环球每年新发作的数据总量跟着数字化的成长急迅增进。遵照IDC和华为GIV团队预测，2020年环球每年发作数据量约2ZB，2025年可到达175ZB，2030年将到达1003ZB，即将进入YB（1 Yotta Bytes = 1000 Zetta Bytes）时期。数据量的增进意味着需求更多的谋划资源来执掌、存储和理会这些数据，加倍是正在对数据执掌本领与时效性方面提出了更高的央求，因而云谋划、大数据、人为智能等数据执掌本领需求更高的算力维持。遵照“中国算力成长指数白皮书（2022）”，2024年环球算力范畴估计可到达2380 EFlops，而到2030年，估计可到达56000 EFlops。

　　环球算力范畴的弥补则厉重根源于两个方面：一是单颗算力芯片的本能提拔，二是数据中央数目与范畴的扩张。

　　目前，英伟达的GPU正在环球AI算力芯片墟市中攻陷了80%以上的墟市份额，正在过去的八年里，英伟达通过革新芯片架构、提拔造程工艺、采用HBM及进步封装阵势，其GPU算力提拔了约1000倍。

　　正在算力提拔的同时，芯片功耗也正在接续弥补，遵照亚太芯谷科技探索院统计，英伟达最新推出的GB200芯片功耗到达了惊人的2700W，是其V100芯片功耗的近10倍。

　　而AI算力芯片墟市的另一厉重厂商AMD，正在2020年至2024年迭代的GPU芯片功耗也大幅弥补，由MI100的300W弥补至MI300的750W。

　　正在算力芯片本能与功耗同步提拔的同时，因为AI科技本领的演进与行使立异行使，数据量弥补与算力需求联合激动了AI算力芯片墟市范畴的增进。

　　由上文可知，2015年到2024年环球数据量弥补了122 ZB，相应的环球GPU墟市范畴弥补了1120亿美元，GPU产物也履历了从Pascal到Blackwell五种架构的进化。依此算计，正在2024年到2030年，环球数据量范畴将弥补870ZB，对应的环球GPU墟市范畴将罕见倍增进空间。遵照中国台湾工研院预估，2030年算力芯片将攻陷悉数半导体行使发卖的40%，从而激动环球半导体墟市范畴正在2030年到达1万亿美元，算力芯片是改日环球半导体墟市范畴增进的厉重驱动力。

　　遵照海表媒体动静，马斯克的首创xAI公司正正在修筑一个广大的AI超等谋划机Colossus，数据中央仅用19天落成了领先10万块GPU及配套存储和超高速搜集的安插（从打算到LLM初次磨练总工程用时122天）。数据中央采用抬高地板打算，地板下方是液冷管道，上方是电源，每个谋划大厅约有2.5万块GPU，以及相应的存储和高速光纤搜集装备。

　　Colossus的根基修筑模块是超微液冷机架，每个机架装备八台4U任事器，每台任事器搭载8块NVIDIA H100 GPU，如许每个机架总共有64块GPU。八台如许的GPU任事器与一个超微冷却剂分派单位（CDU）及其干系硬件组成了一个GPU机架。该集群仍正在开发中，改日范畴还会进一步扩张，大意扩展到起码100万个GPU，约400亿美元（以每颗GPU 4万美元估算）。

　　同时，Meta也不甘落伍，拟购入35万块H100 GPU，旨正在为其壮大的Llama 4 AI模子注入更彭湃的算力。据LessWrong网站的估算，到2025年，微软、谷歌、Meta、亚马逊以及新兴的xAI这五大巨头，正在GPU/TPU的持有量上，若换算成等效H100的数目，将惊人地领先1240万台。这一数字不但彰显了科技巨头们正在算力“军备竞赛”中的一连加入，更预示着一场史无前例的AI算力盛宴正正在囊括环球。

　　除几大巨头表，环球厉重国度或区域也踊跃参预到AI科技海潮中，加入大宗预算兴筑数据中央。遵照Fortune Business Insights数据，2023年环球数据中央数目为343万，估计到2027年增进到约360万，2023-2027年复合增进率约为1.2%。从筑造范畴看，2023年环球数据中央筑造墟市2599.7亿美元，估计2028年增进至3482.3亿美元，2023-2028年复合增速为7.6%。

　　数据中央需求大宗的电力能源维持，遵照EIA统计数据，2022年环球数据中央、加密钱银和人为智能（AI）共破费约460 TWH的电力，约占环球总电力需求的2%。数据中央是赞成数字化的紧张底子办法，与供电底子办法相辅相成。跟着数据量的接续弥补，需求扩展和成长数据中央来执掌和存储这些数据。数据中央行业的改日趋向杂乱多变，本领进取和数字任事急迅成长。遵照安插速率、服从提拔范畴、以及人为智能和加密钱银趋向，EIA估计到2026年，数据中央、加密钱银和人为智能的环球电力破费将到达620至1050TWh之间，中脾气况下需求将领先800TWh，比拟2022年的460TWh贴近翻倍。

　　而EIA的预测可以相对顽固，另一国际磋商机构Semianalysis预测2026年AI数据中央电力容量到达40GW,对应每年约350TWh。Semianalysis遵照其关于Hyperscaler的跟踪，估计到2030年，AI将激动数据中央用电量占环球发电量的4.5%。遵照semianalysis预测，环球数据中央闭头IT电力需求将从2023年的49GW增进至2026年的96GW，个中AI数据中央将破费约40GW（相较EIA的预测特别笑观）。改日几年，数据中央电力容量增进将从12%-15%的复合年增进率加快至25%的复合年增进率。

　　数据中央正在破费的广大电能时，也会发作远大的能耗，遵照《绿色高能效数据中央散热冷却本领探索近况及成长趋向》统计，数据中央能耗厉重由IT装备能耗、散热能耗、供配电能耗和照明及其他能耗构成，个中，IT装备能耗、散热能耗是厉重的能耗，散热能耗占比到达43%。

　　遵照统计数据，电子元器件温度每升高2℃，牢靠性低落10%，温度到达50℃时的寿命唯有25℃时的1/6，因而数据中央及AI芯片厂商接续探寻散热本领以保障其优质的产物和任事本能。同时，因为环保认识飞腾，各国对数据中央PUE（Power usage effectiveness，电源运用服从）模范日益厉苛，同时跨入AI世代GPU运算芯片TDP（Thermal Design Power，热打算功耗）一连向上货仓，使得数据中央的散热打算变得至闭紧张。

　　以英伟达2024年四序胸襟产的GB200 NVL任事器为例，单颗B200芯片TDP 1200W，GB200体例芯片TDP更上看2700W（1个Grace CPU+2个B200 GPU），现行的3D VC气冷散热解热瓶颈约正在1000W，赶过1000W以上采液冷散热后果较佳，因而需求全盘升级液冷散热，并配合其他散热本领联合感化。2025年，英伟达的B300芯片TDP进一步扩张到1400W，AMD GPU Server芯片来世代功耗预期也将打破千瓦程度。相对应的英伟达下一代芯片单机柜能耗或领先1MW，估计2028年摆布推出Rubin Ultra AI GPU峰值机架密度功耗最高或领先1000kW，散热曾经成为AI芯片成长的闭头。

　　大凡而言，热量的传达厉重有三种：导热、对流和辐射。遵照热的传达方法，散热体例可能由电扇、散热片（如石墨片、金属散热片等）和导热界面器件构成。以遍及的CPU风冷散热器为例，其办事道理是CPU散热片通过导热界面器件与CPU表观接触，CPU表观的热量传达给CPU散热片，散热电扇产朝气流将CPU散热片表观的热量带走。而关于高效散热装备而言，相变换热是一种极其高效的热量传达方法。相变换热涉及物质正在固态、液态和气态之间的转换，当物质摄取或开释潜热时，就会正在不蜕变温度的景况下发作相变。

　　以数据中央为例，因为其能耗额表广大，需求有43%的热能能耗散掉，因此大凡都是多种散热方法通用。遵照亚太芯谷科技探索院，以间隔中枢发烧源遐迩举办划分，散热可能分为三品种型：芯片级热约束、装备级热约束、基地级/终端产物热约束。

　　芯片级热约束散热本领，大日常处置热量从芯片内部传导到表部，其厉重散热本领蕴涵微通道（TSV）散热、热管散热、VC-Lid 均温板散热和3D VC散热、金刚石（钻石）散热、石墨烯散热等。

　　装备级热约束散热本领，大日常指对任事器或挪动电子装备举办散热，其散热本领厉重蕴涵风冷、液冷，个中液冷本领又可能细分为冷板冷却、喷淋冷却、单相浸没式液冷、两相浸没式液冷等本领。

　　基地级/终端产物热约束散热本领，大日常指对数据中央或终端产物的散热，终端产物蕴涵汽车、机械人等，其散热本领厉重蕴涵自正在气氛冷却、冷热通道冷却、蒸发冷却和地热冷却本领等。

　　正在墟市方面，遵照 R&M 数据，2024 年环球数据中央热约束墟市范畴为 165.6 亿美元，到 2029 年估计将增进至 345.1 亿美元，2024-2029 年 CAGR 为 15.8%。从本领渗出率来看，Omdia 估计 2023 年数据中央风冷和液冷墟市范畴为 76.7 亿美元，个中液冷的渗出率约为17%。

　　其它，正在消费电子散热墟市方面，跟着 AI 本领的参预，消费电子的算力需求接续弥补，相应的散热需求也明显提拔。2023 年，环球智妙手机出货量到达了11.7 亿台，平板电脑为 1.3 亿台，电脑出货量为 2.5 亿台。遵照 Counterpoint Research 的数据显示，估计到 2027 年，AI 手机的墟市占比将到达 43%。目前，PC 散热器的代价约为 100-200 元（蕴涵 VC+电扇），高于早期 PC 散热器的代价（约 30-60 元，热管+电扇），因而预期2030环球消费电子热约束墟市范畴可到达380亿美元。