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壓降

Pressure Drop

概念 ID
pressure-drop
更新時間
2026-05-29
來源數量
待補

壓降

1 3 秒看懂

壓降 (Pressure Drop) 是冷卻液流經液冷系統(冷板、管路、接頭、CDU等)時,因流動阻力產生的壓力損失,單位為帕斯卡(Pa)或千帕(kPa)。在AI晶片液冷散熱中,它是與散熱能力同等重要的硬約束:壓降過高,驅動冷卻液的泵功耗會呈指數級攀升,直接侵蝕資料中心的能效指標(PUE)和運營獲利;壓降過低,則意味著流速不足,無法有效帶走晶片熱量,導致降頻甚至宕機。工程師的核心任務,是在散熱能力與壓降之間找到系統級最優解,使每瓦特泵功帶走儘可能多的熱量。

2 3 分鐘產業解釋

當單顆AI晶片功耗從300W向1000W甚至1500W邁進,風冷已觸及物理極限,液冷成為必選項。而液冷系統的“隱形收費站”,就是壓降。

您可以把冷卻液迴路想像成一座城市的供水管網。晶片冷板內部的微通道就是高樓層的細窄水管。要保證頂層(晶片熱點)有充足的水流(冷卻液帶走熱量),主管網必須維持足夠的壓力。但壓力並非憑空而來——每一個彎頭、每一段細管、每一個閥門都在消耗壓力能,迫使水泵消耗更多電力。

在產業實踐中,這意味著三重約束:

  1. 系統能效的硬邊界:泵功耗在大型資料中心冷卻總能耗中佔比可達15%-25%。一個未經最佳化的冷板設計,可能使單機櫃泵功耗增加數百瓦,在萬卡叢集中,年額外電費可達數百萬元(以2024年國內工業電價約0.6-0.8元/kWh估算)。
  2. 可靠性的隱形門檻:過高壓力對管路接頭、快速插拔件、密封圈的長期可靠性提出更高要求,任何洩漏都可能造成數百萬美元的伺服器損毀事故。
  3. 部署密度的關鍵變數:高功率泵佔用機櫃空間、產生額外噪音和振動,限制資料中心功率密度上限。優秀的壓降設計允許使用更緊湊、更低功耗的泵,釋放機櫃空間給更多算力卡。

簡言之,壓降是貫穿液冷系統設計、運營成本、可靠性三方的“看不見的手”,其管理能力直接區分了“能用”和“好用且用得起”的散熱方案。

3 技術原理

壓降的物理本質是流體粘性引起的機械能耗散,其定量描述由流體力學經典方程給出。

3.1 沿程摩擦損失

流體在等截面直管/通道中流動時,因流體與壁面間的剪下摩擦力產生的壓力損失,由達西-魏斯巴赫(Darcy-Weisbach)方程描述:

ΔP_f = f · (L/D_h) · (ρ·v²/2)

其中:

  • ΔP_f:沿程壓降(Pa)
  • f:達西摩擦因子,無量綱,由雷諾數Re與管壁相對粗糙度ε/D_h決定(可查閱穆迪圖)
  • L:流道長度(m)
  • D_h:水力直徑(m),D_h = 4A/P,A為過流面積,P為溼周長
  • ρ:流體密度(kg/m³)
  • v:截面平均流速(m/s)

核心物理關係(對液冷設計有直接指導意義):

  • 壓降與流速的平方成正比——流速翻倍,壓降近似翻四倍
  • 在層流狀態下(Re<2300),摩擦因子f = 64/Re,代入後可推匯出壓降與水力直徑的四次方成反比:將微通道寬度從0.5mm縮窄至0.25mm,相同流量下層流壓降增大約16倍
  • 流體粘度升高、流道長度增加,均線性推高壓降

3.2 區域性損失

流體流經幾何突變區域(彎頭、擴張/收縮段、三通、閥門、冷板入口歧管等)時,因流線彎曲、流動分離、渦流耗散產生的損失:

ΔP_m = K · (ρ·v²/2)

其中K為區域性損失係數,由幾何形狀決定。典型值:90°直角彎頭K≈0.9-1.2;流道突擴(小面積→大面積)K=(1-A1/A2)²;突縮K≈0.5(1-A1/A2)。在AI冷板中,歧管區域(分流/匯流結構)的區域性損失往往貢獻了可觀的總壓降比例,是多目標最佳化的關鍵區域。

3.3 系統總壓降與泵功耦合

系統總壓降為所有部件(冷板+管路+接頭+CDU內部換熱器+閥門)的沿程與區域性損失之和:

ΔP_total = Σ ΔP_f,i + Σ ΔP_m,j

泵功率由下式給出:

P_pump = (ΔP_total × Q) / η_pump

其中Q為體積流量(m³/s),η_pump為泵總效率(含電機與水力效率,通常0.5-0.75)。

這條公式解釋了壓降管理的經濟意義:在滿足散熱需求的最小流量下,壓降每降低10%,泵功耗近似降低10%,運營電費年增率例下降。

3.4 壓降-熱阻權衡曲線

冷板設計存在一條“U形”綜合能耗曲線:

  • 流量過低→對流換熱係數h小→熱阻R_th過大→晶片結溫T_j過高→漏電增加、頻率受限
  • 流量過高→熱阻改善速度遞減(h∝v^0.8湍流,改善幅度趨緩),而泵功∝v³爆炸式增長

最優設計點在邊際散熱收益 = 邊際泵功成本處,需要聯合求解流場與溫度場的多物理場模擬(CFD)來確定。

4 關鍵引數

評估和管理壓降,需關注的量化指標:

4.1 冷板壓降 (ΔP_coldplate) 在設計流量下(如2-4 L/min),冷卻液流經單個冷板的壓力損失,單位kPa或bar。這是冷板供應商的核心效能承諾引數,直接影響泵的選型依據。

4.2 系統總壓降 (ΔP_system) 從CDU供液口至回液口的全迴路壓差,含水分配單元(Manifold)、快接頭、軟管、冷板內部流道等所有串聯/並聯部件的壓降代數和。該引數直接決定CDU泵的揚程需求,通常在50-200 kPa量級(2024年典型AI伺服器液冷方案,具體值因設計而異)。

4.3 流量-壓降特性曲線 (P-Q Curve) 表徵部件或系統在不同流量下的阻力行為,通常呈二次拋物線形(ΔP ∝ Q²)。該曲線是系統匹配設計的基礎——並聯支路必須讓各支路P-Q曲線一致性足夠高,否則流量分配不均將造成區域性熱點。

4.4 泵功耗 (P_pump) 單位W,直接計入資料中心運營電費。以一臺8卡AI伺服器液冷方案為例,泵功耗合理區間在50-150W量級(2024年估算),不當設計可能飆升至300W以上,嚴重惡化TCO。

4.5 熱阻 (R_th) R_th = (T_junction - T_fluid_inlet) / Chip_Power,單位°C/W或K/W。是壓降的“兄弟指標”——評價散熱方案的完整表述必須是“在×kPa壓降下,達到×K/W熱阻”。單獨宣稱低熱阻而無壓降資料,評估價值有限。

4.6 泵效率 (η_pump) 實際泵的效率直接影響功率消耗。CDU泵效率通常在50%-70%區間,能效等級差異可造成10%-20%的額外能耗。

4.7 長期穩定性指標 包括冷卻液在執行週期(通常要求3-5年)內的化學穩定性、腐蝕產物和沉澱物對微通道壓降特性的影響、密封材料老化後的壓力耐受衰減等。該領域長期公開資料較為缺乏,主要依賴廠商內部加速老化測試。

5 技術路線

按照壓降管理水平從低到高的技術代際劃分:

5.1 風冷(~2015年前主流) 以風扇驅動空氣流過翅片散熱器。空氣側壓降低(通常在百帕量級),但空氣比熱容低、換熱係數有限,熱流密度天花板約為50-80 W/cm²。對於當前超過100 W/cm²的AI晶片(公開資料根據行業估計),已無法滿足散熱需求。

5.2 傳統間接液冷/冷板(2020年前高階伺服器) 以大尺寸銅/鋁冷板+水/乙二醇為工質,通道尺寸在毫米量級(2-5mm),壓降通常控制在10-30 kPa以下。適用於300W以下晶片。該階段壓降尚未成為核心瓶頸。

5.3 高密度微通道冷板(2020至今,AI伺服器主流) 為應對600W-1000W+晶片,通道水力直徑縮小至0.2-1mm量級,換熱面積密度大幅提升。但代價是壓降急劇升高——單個冷板壓降可達30-100 kPa甚至更高。當前行業競賽的焦點是在給定壓降約束下最大化換熱係數,主要技術方向包括:

  • 最佳化通道幾何:採用分形微通道、波浪形/人字形槽道、針翅陣列等異形結構,通過增強流體擾動同時降低流阻
  • 歧管最佳化:最佳化冷板入口/出口的分流匯流結構,降低區域性損失佔比
  • 混合設計:區域性微通道+宏觀射流衝擊結合,將高壓降限制在換熱最密集的微小區域

5.4 射流衝擊冷卻 將冷卻液以高速射流形式直接噴向晶片背面熱點區域。可在極薄液膜內實現極高換熱係數(>100,000 W/m²·K),且射流遠離壁面時的壓力恢復效應使其壓降低於同等換熱能力的微通道方案。主要挑戰是射流陣列設計與大面積均勻性控制。截至2025年,處於實驗室驗證和小規模試點階段

5.5 兩相流冷卻 利用工質(如低沸點氟化液)的沸騰潛熱吸熱,在微小溫差下帶走巨大熱量。由於相變過程的潛熱量遠大於顯熱,所需質量流量可大幅降低,從而有效壓低系統壓降。但其技術複雜性極高——兩相流不穩定性(壓力振盪、區域性乾燒)控制和冷凝迴路設計是瓶頸。公開市場可見部分廠商宣稱進入小規模部署,但公開獨立驗證資料有限。

5.6 系統級協同設計(前沿方向) 突破“冷板一個點最佳化”的思路,將晶片熱點分佈、封裝熱介面材料、冷板拓撲、CDU控制策略、甚至資料中心供配電進行聯合建模與最佳化。通過“以系統冗餘換區域性壓降”——例如允許部分非熱點區域溫度略高以降低全網泵功——來實現全域性能效最優。此領域公開系統化方法論仍屬稀缺。

6 上游

壓降管理技術鏈的上游,為核心材料和零部件供應商:

6.1 冷卻液

  • 工質型別決定粘度、導熱係數等基礎物性。去離子水(新增劑防腐蝕/防凍)是最常用工質,粘度低利於壓降控制
  • 高純度氟化液(如3M Novec系列,截至2023年部分型號已宣佈退出生產,市場轉向替代品)在浸沒式和某些兩相流方案中使用,其粘度通常高於水
  • 冷卻液長期執行中的化學穩定性、腐蝕產物對微通道堵塞風險,直接影響壓降的長期一致性。公開資料顯示,冷卻液行業尚未形成統一的長期驗證標準

6.2 微型泵/迴圈泵

  • 為CDU提供驅動力的核心部件。高階機架式CDU要求高揚程(可達10-30m水柱)、低噪音、高可靠性(MTBF>50,000小時)
  • 泵水力效率與電機效率是決定系統能效的基礎。進口品牌(Grundfos、Wilo等)與國產替代品在效率曲線上存在差異
  • 截至2025年,面向AI液冷的專用微型泵市場仍處於成長期,供應商相對集中

6.3 冷板精密製造

  • 微通道加工:採用精密CNC加工、化學蝕刻、擴散焊、釺焊等技術,在銅或鋁基板上製造亞毫米級流道陣列。加工精度直接影響水力直徑一致性(進而影響壓降一致性)
  • 真空釺焊/擴散焊:用於多層冷板結構的無缺陷焊接,焊接質量決定耐壓能力和長期密封可靠性
  • 國內具備高精度微通道冷板量產能力的廠商數量有限,公開可查的獨立產能資料不多

6.4 管路與快接頭

  • 快速插拔接頭(Quick Disconnect):需同時滿足低流阻(避免成為壓降瓶頸)、零洩漏(在插拔數萬次後保持密封)、耐腐蝕要求。高階快接頭單價可達數十至上百美元
  • 柔性管路內壁光滑度與彎曲半徑設計,影響管路沿程及區域性損失。行業有EPDM、氟橡膠、PTFE等多種材料路線

6.5 CFD模擬軟體與測試裝置

  • 設計端的ANSYS Fluent、COMSOL、Simcenter等軟體是壓降最佳化不可或缺的工具
  • 測試端的壓差感測器、高精度流量計、熱測試平台構成驗證閉環

7 下游

壓降管理技術的最終需求方和應用場景:

7.1 雲端運算/超大規模資料中心運營商

  • 代表企業:國內外頭部雲端廠商(AWS、微軟Azure、GoogleCloud、阿里雲端、騰訊雲端、位元組火山引擎等)
  • 核心訴求:在特定PUE目標下(如1.1以下),實現最大算力密度和最低TCO。壓降最佳化帶來的泵電費節省可在萬卡叢集規模下產生顯著效益
  • 公開資料:部分雲端廠商在OCP等社群釋出了液冷技術規範,包含對壓降的指標要求(如冷板在x L/min下壓降不得高於y kPa),但具體採購指標多屬商業機密

7.2 AI算力基礎設施提供商/超算中心

  • 面向訓練大型模型的GPU叢集(含NVIDIA H100/B200系列、國產替代晶片等),功耗密度極高,液冷已成為標配
  • 國家超算中心、地方智算中心專案中,液冷系統招標檔案通常對CDU供液壓力、冷板壓降有明確技術指標要求

7.3 伺服器OEM/ODM廠商

  • 代表企業:超微、緯穎、浪潮、新華三、寧暢等
  • 負責將冷板、CDU、管路與主機板、GPU模組整機整合,其散熱方案選型直接決定了所用壓降最佳化技術的路徑與份額

7.4 晶片廠商

  • NVIDIA、AMD、Intel以及國產GPU廠商在設計新一代AI晶片/加速卡時,會發佈散熱設計指南(Thermal Design Guide),其中對冷板壓降、入口溫度、流量給出建議區間。這是上游冷板設計的最初輸入條件
  • 公開資料:部分晶片廠商對合作夥伴揭露的熱設計檔案包含壓降約束值,但一般不公開發布全部細節

8 受益公司

(以下梳理基於公開財報、行業報告和產業鏈調研,僅客觀呈現業務版面配置,不對任何公司價值進行判斷或預測)

壓降管理能力是液冷散熱系統競爭力的核心維度之一。按產業鏈位置分類:

8.1 精密溫控/液冷解決方案商(直接受益)

  • 曙光數創(872808):國內液冷頭部企業,2023年財報顯示營收主要來自冷板液冷和浸沒液冷基礎設施,研發投入重點含CDU能效和冷板效能最佳化。壓降管理是其產品競爭力的內在組成部分
  • 英維克(002837):2024年半年報揭露Coolinside全鏈條液冷解決方案,覆蓋冷板、CDU、管路等,已交付多個大型智算中心專案
  • 申菱環境(301018):液冷溫控系統供應商,產品含CDU、液冷管路等,客戶包括資料中心和通訊領域
  • 高瀾股份(300499):電力電子熱管理產品延伸至資料中心液冷,2023年報提及冷板液冷產品
  • 維諦技術(Vertiv, VRT):全球關鍵基礎設施供應商,液冷CDU及解決方案,產品線涵蓋泵與壓力控制單元

8.2 冷板精密製造/熱管理零部件

  • Cooler Master(酷冷):具備微通道冷板設計與製造能力,產品應用於HPC和AI伺服器
  • Asetek:總部位於丹麥,液冷方案覆蓋資料中心,擁有冷板設計和CDU專利技術(注意:其與伺服器廠商的商業模式為按節點授權,公開財報可查)
  • 國內精密加工廠商:部分擁有真空釺焊、化學蝕刻能力的公司(如部分汽車熱交換器供應商轉型),進入液冷微通道冷板供應鏈。公開資訊以產業鏈調研為主,獨立資料有限

8.3 泵與核心零部件供應商

  • 低壓損快接頭和微通道所需的高可靠性泵,供應商相對集中(如進口品牌在高階CDU泵中佔比較高,國內企業正在追趕),頭部品牌在工業流程和暖通空調領域已有長期積累

8.4 產業邏輯 壓降最佳化能力正在成為液冷供應商的核心技術分水嶺——在多個數據中心液冷招標案例中(根據公開可查的技術白皮書和招標公告),冷板壓降指標已是技術評分的關鍵引數之一。具備CFD模擬能力、微通道Know-how、系統整合經驗的廠商,更容易獲得頭部客戶訂單。

9 市場規模

重要前置說明:截至2025年,市場上不存在“壓降”的獨立市場統計口徑。壓降是作為液冷系統的效能引數和成本要素被計入,而非獨立產品/服務品類。以下為相關維度的規模參考與推導邏輯。

9.1 資料中心液冷市場(壓降管理能力的主要載體) 根據多家第三方研究機構(如Omdia、Mordor Intelligence、中商產業研究院等)2024年釋出的報告:

  • 全球資料中心液冷市場規模預計從2024年約45-55億美元增至2030年約150-200億美元,年均複合增長率(CAGR)在20%-30%區間(各機構假設差異導致資料範圍較寬,請結合原報告口徑判斷)
  • 中國市場2024年液冷滲透率正加速提升,多地政府智算中心專案明確要求採用液冷方案

9.2 泵功耗對應的運營成本規模(壓降最佳化的經濟動因) 從運營成本反推:一臺典型8卡AI液冷伺服器,若泵功耗因最佳化從200W降至100W,以年執行8000小時、電價0.7元/kWh計,單機年節省電費約560元。在萬卡叢集(約1250臺伺服器)中,年節省約70萬元;十萬卡叢集則達700萬元/年級別,且隨著電費上升和碳成本內化,該項節省價值量增高。

9.3 壓降相關部件的價值量估算 在典型冷板液冷方案中,CDU(含泵、換熱器、控制系統)佔液冷系統硬體成本約30%-50%,冷板/管路/快接頭佔約25%-40%(根據行業調研,具體份額因方案而異)。壓降最佳化的設計附加值體現在:更高效能的微通道冷板、更高效的泵、更低流阻的快接頭——這些部件的單位售價往往高於基礎方案。公開可引用的獨立量化資料有限,投資者需結合具體廠商報表和產品規格表進行分析。

10 玩家對比

(基於公開產品資訊、技術白皮書和財報,不涉及任何價值判斷,資料口徑可能因揭露詳盡程度而不同)

10.1 對比維度說明 壓降管理能力難以通過單一公開指標橫向比較,業內通常關注:

  • 是否具備自主CFD模擬與微通道最佳化設計能力
  • 是否已交付大規模AI智算中心液冷專案(實績)
  • 冷板壓降/熱阻引數的公開承諾或白皮書揭露
  • CDU能效表現(泵功耗佔比、系統PUE貢獻)

10.2 國內代表性廠商對比

廠商液冷產品形態壓降相關技術特徵公開可查的交付規模(截至2024-2025)
曙光數創冷板+浸沒雙路線自研CDU和冷板,參與領先智算中心專案多個國家級/省級智算中心專案
英維克Coolinside全鏈條液冷自研歧管、冷板、CDU,強調系統能效比頭部網際網路和運營商批次交付
申菱環境液冷精密空調+CDU暖通空調技術背景,管路CDU經驗積累通訊和資料中心領域批次專案
高瀾股份冷板液冷電力電子冷卻技術積累,向資料中心延伸資料中心小批次匯入,具體資料未詳細揭露
Vertiv全球全棧解決方案CDU和熱管理方案處於國際第一梯隊全球頭部客戶交付,國內切入高階市場

10.3 要點說明

  • 壓降最佳化能力目前難以從公開揭露中分離量化,投資者需關注各廠商技術白皮書中的冷板效能曲線、CDU泵功耗指標,以及其是否獲得頭部晶片廠商散熱方案認證
  • 海外廠商如Asetek、CoolIT Systems等在冷板/CDU領域有獨立產品和專利版面配置,與國內外OEM廠商的合作深度和商業條款不同
  • “玩家對比”的競爭格局仍在演變中,新進入者(如熱管理零部件細分龍頭)可能改變格局。缺乏2025年全行業可比的壓降專項排名資料。

11 風險

11.1 技術路徑替代風險 當前微通道冷板是主流,但兩相流、射流衝擊冷卻、甚至金剛石/石墨烯等新型高導熱材料散熱方案若取得突破並商用,可能改變壓降管理的技術範式。尤其是兩相流方案在低流量(低壓降)下實現高散熱能力的潛力,對現有微通道冷板路徑構成長期挑戰。不過截至2025年,替代方案在成本、可靠性、規模化方面仍存在顯著瓶頸。

11.2 “偽需求”風險——能效改善天花板下降 隨著晶片製程進步(如從5nm→3nm→2nm),單位計算的功耗可能下降(能效提升),若未來AI晶片峰值功耗增長放緩或見頂,使用者對極致壓降最佳化方案的付費意願可能減弱,高階冷板廠商的差異化空間縮小。公開資料中尚無權威預測明確指出AI晶片功耗見頂時間點,此為長期不確定性。

11.3 客戶集中與議價能力風險 液冷供應商高度依賴頭部雲端廠商和AI基礎設施投資者的採購決策。頭部客戶往往通過大批次招標壓價,可能壓縮冷板/CDU廠商的毛利率空間,攤薄壓降技術最佳化的附加價值。該風險在“規模為王”的雲端運算行業普遍存在。

11.4 微通道堵塞與可靠性風險 亞毫米級微通道長期執行中面臨的顆粒堵塞、腐蝕產物沉積、生物滋生等問題,可能導致壓降特性隨時間漂移(增大),惡化散熱並增加泵負擔。現場清洗和修復難度高、成本大。行業缺乏長達5年的公開現場可靠性資料,此為液冷長期運營的懸而未決問題。

11.5 標準化滯後風險 液冷行業介面、快接頭、冷板安裝尺寸、冷卻液規格等方面的標準尚未完全統一(雖有OCP等推動,但各家方案仍有差異)。標準碎片化意味著壓降最佳化設計可能需要針對不同客戶反覆定製,降低方案複用率和規模效應。

11.6 供應鏈依賴風險 高階微通道加工裝置、部分特種焊接工藝、高可靠性微型泵的核心技術/產能,存在進口依賴或供應商集中度較高的情形。地緣政治和貿易政策變動可能影響供應穩定性與成本。具體依賴程度因公司和工藝而異,公開詳盡資料有限。

12 誤讀糾偏

12.1 “壓降越小越好,所以要儘量降低流阻” 糾偏:這是一個片面的理解。壓降與散熱能力之間存在物理權衡——降低流阻往往需要增大通道尺寸,但這會減小換熱面積、降低對流換熱係數,使熱阻上升。晶片溫度過高帶來的漏電增加和頻率損失,可能遠超泵功耗節省的收益。正確的目標是“在滿足散熱需求的前提下最小化壓降”,而非無腦降阻。

12.2 “我的泵揚程足夠大,壓降高點沒關係” 糾偏:這種思維忽略了系統總能耗和可靠性的非線性。泵功耗與壓降成正比,且更大揚程的泵通常體積更大、效率可能更低、成本更高。更重要的是,系統壓力過高對管路接頭和密封的要求急劇上升,一個洩漏點就可能導致災難性損失。壓降管理追求的是“用最小的泵功代價完成散熱任務”,而非“用更大的泵對抗更大的阻力”。

12.3 “壓降是冷板供應商單獨負責的事,與晶片和系統整合商無關” 糾偏:壓降是系統級問題。晶片廠商的散熱設計指南(如熱點分佈、允許結溫、推薦入口溫度/流量)從根本上框定了冷板的設計空間;系統整合商的管路版面配置(走管長度、彎曲角度、管徑選擇)同樣貢獻可觀壓降。壓降管理需要晶片-冷板-CDU-管路四者聯合設計,單方面甩給冷板供應商無法得到系統級最優。

12.4 “微通道一定會產生高壓降,所以它不好” 糾偏:微通道高壓降是尺寸效應的自然物理後果,並非設計缺陷。在固定泵功預算下,優秀的微通道設計(如分形流道、變截面歧管)可以比傳統大通道方案獲得更低的結溫,實現單位泵功耗帶走更多熱量——這才是效能評價的正確標尺。單獨對比壓降絕對值是沒有意義的。

12.5 “浸沒式液冷沒有壓降問題” 糾偏:浸沒式冷卻中,冷卻液自然對流或泵驅動迴圈時仍有流動壓降,只是由於流速通常遠低於冷板方案,壓降水平總體上較低。但浸沒式方案面臨的挑戰在其它方面(工質成本、維護便利性、資料中心改造適配等),並不意味著壓降概念在其中無關緊要。加壓迴圈的浸沒方案同樣存在泵功耗-散熱權衡。

13 最新事件

(以下資訊截至2025年,以公開可見的行業動態為準)

13.1 NVIDIA Blackwell平台液冷需求明確(2024-2025) NVIDIA在2024年釋出的Blackwell架構GPU(B200等),單晶片熱設計功耗(TDP)進一步攀升至1000W級別(公開發布資訊),明確要求採用液冷方案才能維持全效能輸出。其散熱設計指南中對冷板壓降和入口條件提出了更嚴格要求,帶動整個供應鏈加快高密度冷板開發。此事件從晶片源頭強化了壓降管理的剛性需求。

13.2 OCP冷卻標準持續演進(2024-2025) 開放計算專案(OCP)的Advanced Cooling Solutions子組在持續推進液冷設施標準化,2024年更新了包括CDU能效測試方法、冷板熱測試規範等在內的技術規範草案。部分規範涉及壓降測試條件(如指定流量、溫度下冷板壓降測量方法),行業標準化有望降低定製成本和設計風險。

13.3 國內頭部雲端廠商液冷大規模招標(2024-2025) 根據公開招標和行業報道,中國電信、中國移動等運營商,以及阿里雲端、字節跳動等網際網路企業,在2024-2025年進行了多次面向智算中心的液冷系統大規模採購。招標技術檔案中普遍納入了明確的冷板壓降、CDU泵功耗等技術指標,壓降管理能力成為供應商技術分的關鍵項。

13.4 3M停產Novec氟化液引發替代潮(2023-2025) 3M於2022年底宣佈將在2025年底前停止全氟烷基與多氟烷基物質(PFAS)的生產,含Novec系列電子氟化液。該事件推動液冷行業加速研發低GWP(全球變暖潛值)、低粘度、且對微通道壓降特性友好的替代冷卻液。新工質的物性引數(尤其是粘度)可能影響現有多數冷板的壓降/熱阻曲線,需要重新標定和設計。

13.5 兩相流冷卻初創企業獲得融資(2023-2024) 多家聚焦兩相流晶片級冷卻的初創企業(涉及射流、噴霧、微通道沸騰等技術路線)在2023-2024年獲得風投資金。公開資訊可見相關公告,其商業計劃普遍以“以低壓降實現高散熱”為核心賣點。大規模商用仍需驗證。

14 追蹤指標

持續評估壓降技術演進與產業影響的觀測視窗:

14.1 晶片側指標

  • 新一代AI晶片TDP及散熱設計指南的冷板要求:NVIDIA、AMD、Intel及國產替代晶片釋出時,是否揭露熱設計檔案中的推薦流量、入口溫度、允許最大冷板壓降
  • 先進封裝熱點密度演變:隨2.5D/3D封裝演進,單位面積熱流密度是否持續攀升

14.2 液冷廠商側指標

  • 頭部液冷廠商財報揭露:英維克、曙光數創、Vertiv等的液冷業務營收增速、毛利率趨勢、研發費用中熱模擬/冷板相關佔比
  • 產品白皮書與第三方測試報告:冷板P-Q曲線、CDU能效指標的公開更新,特別是泵功耗佔系統總散熱功耗的百分比
  • 公開專利資訊:涉及“微通道壓降最佳化”、“低流阻歧管”、“分形流道”等關鍵詞的專利申請數量與質量,反映技術儲備

14.3 資料中心運營側指標

  • 頭部雲端廠商PUE揭露:年報/可持續報告中冷卻能耗佔比變化,間接反映壓降管理改善對能效的貢獻
  • 液冷系統故障率的行業統計:尚無公開統一資料來源,但若出現大規模洩漏或堵塞事件的技術報告,需重點關注

14.4 標準與社群側

  • OCP Advanced Cooling Solutions子組新發布的技術規範
  • ASHRAE TC 9.9出版物的更新版本
  • 行業會議上(如Supercomputing大會、OCP全球峰會)公開發表的液冷壓降最佳化論文和案例

14.5 上游核心零部件側

  • 高階微型泵效率與供應格局變化:注意進口品牌與國產替代的進展
  • 低粘度新型冷卻液商業化進展與物性引數公佈

15 信源

行業標準與指南

  • ASHRAE TC 9.9, Thermal Guidelines for Data Processing Environments, 各版本
  • Open Compute Project (OCP), Advanced Cooling Solutions 技術規範與設計白皮書, https://www.opencompute.org/

學術與工程文獻

  • Kandlikar, S. G., et al., Heat Transfer and Fluid Flow in Minichannels and Microchannels, Elsevier, 連續更新版
  • 電子封裝與熱管理相關論文: IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology; ASME Journal of Electronic Packaging; International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 以“microchannel pressure drop optimization”, “liquid cooling data center”, “cold plate CFD”等關鍵詞在上述資料庫檢索

產業與公司資料

  • 英維克(002837)年度報告、半年報及投資者關係紀要
  • 曙光數創(872808)年度報告
  • Vertiv Holdings Co (VRT) 財報及投資者演示材料
  • Asetek 年度報告及公司揭露
  • 各頭部雲端廠商(亞馬遜、微軟、Google、阿里、騰訊等)可持續報告/基礎設施部落格中關於液冷和PUE的資訊

第三方研究

  • Omdia, Data Center Thermal Management Market Report
  • Mordor Intelligence, Data Center Liquid Cooling Market - Growth, Trends and Forecasts
  • 中信建投、中信證券、中金公司等研究所釋出的“AI算力散熱”、“液冷產業鏈”等專題報告(請注意:券商報告內含預測基於特定假設,需獨立判斷其資料溯源和可靠性

重要宣告 本概念頁以知識普及和產業鏈梳理為目的,所有涉及公司名稱、產品名稱的內容均基於公開可查資料,不構成任何形式的價值判斷、投資建議或交易推薦。具體公司技術引數、市場份額、財務資料請以交易所及公司正式揭露為準。文內估算數字(如電費節省、泵功率區間)旨在呈現量級概念,不代表特定專案實際值。

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