2024年12月20日，由水木梧桐创投、独木本钱主办的“梧桐荟产·投·研沙龙第6期——芯片级散热身手起色运用与投资机缘”正在上海市徐汇区云锦途701号西岸国际人为智能中央胜利举办，冯明宪博士受邀参预并作“芯片级散热身手的起色趋向与投资瞻望”中央陈述。

　　冯明宪博士正在陈述中提出：数据量的爆炸性延长胀舞了算力需求，算力芯片功能擢升与数据中央范围扩张是减少算力需要的两条紧要途径。个中算力芯片功能擢升通常都需求更多的功耗撑持，因而需求芯片级散热身手确保算力芯片的功能平静；其次，数据中央发作的热量中约43% 需求仰仗冷却身手开释掉，以此维系数据中央的寻常运转；其它，基于环保原由，各国度和区域也纷纷出台合连战略限定数据中央的能耗比。因而，跟着算力芯片的迭代改进与数据中央范围扩张，散热商场范围可预料的将依旧连接延长。芯片级散热动作热量收拾的最底层中枢身手，因其对证料、构造的极致央求，是目前各大国际头部AI芯片企业重心合切与加入的散热范畴，也因而将带来宏大的投资机会。

　　跟着数字化转型、物联网装备的普及、云揣度的扩展、以及人为智能和机械研习身手的平凡运用，环球每年新发作的数据总量跟着数字化的起色急迅延长。凭据IDC和华为GIV团队预测，2020年环球每年发作数据量约2ZB，2025年可抵达175ZB，2030年将抵达1003ZB，即将进入YB（1 Yotta Bytes = 1000 Zetta Bytes）时间。数据量的延长意味着需求更多的揣度资源来收拾、存储和分解这些数据，加倍是正在对数据收拾身手与时效性方面提出了更高的央求，因而云揣度、大数据、人为智能等数据收拾身手需求更高的算力撑持。凭据“中国算力起色指数白皮书（2022）”，2024年环球算力范围估计可抵达2380 EFlops，而到2030年，估计可抵达56000 EFlops。

　　环球算力范围的减少则紧要原因于两个方面：一是单颗算力芯片的功能擢升，二是数据中央数目与范围的扩张。

　　目前，英伟达的GPU正在环球AI算力芯片商场中攻克了80%以上的商场份额，正在过去的八年里，英伟达通过订正芯片架构、擢升造程工艺、采用HBM及前辈封装式子，其GPU算力擢升了约1000倍。

　　正在算力擢升的同时，芯片功耗也正在继续减少，凭据亚太芯谷科技磋议院统计，英伟达最新推出的GB200芯片功耗抵达了惊人的2700W，是其V100芯片功耗的近10倍。

　　而AI算力芯片商场的另一紧要厂商AMD，正在2020年至2024年迭代的GPU芯片功耗也大幅减少，由MI100的300W减少至MI300的750W。

　　正在算力芯片功能与功耗同步擢升的同时，因为AI科技身手的演进与运用改进运用，数据量减少与算力需求合伙胀舞了AI算力芯片商场范围的延长。

　　由上文可知，2015年到2024年环球数据量减少了122 ZB，相应的环球GPU商场范围减少了1120亿美元，GPU产物也经过了从Pascal到Blackwell五种架构的进化。依此计算，正在2024年到2030年，环球数据量范围将减少870ZB，对应的环球GPU商场范围将罕有倍延漫空间。凭据中国台湾工研院预估，2030年算力芯片将攻克一共半导体运用发卖的40%，从而胀舞环球半导体商场范围正在2030年抵达1万亿美元，算力芯片是来日环球半导体商场范围延长的紧要驱动力。

　　凭据海表媒体音尘，马斯克的草创xAI公司正正在构修一个伟大的AI超等揣度机Colossus，数据中央仅用19天实行了超出10万块GPU及配套存储和超高速汇集的摆设（从计划到LLM初次操练总工程用时122天）。数据中央采用抬高地板计划，地板下方是液冷管道，上方是电源，每个揣度大厅约有2.5万块GPU，以及相应的存储和高速光纤汇集装备。

　　Colossus的根本构修模块是超微液冷机架，每个机架装备八台4U供职器，每台供职器搭载8块NVIDIA H100 GPU，如许每个机架总共有64块GPU。八台如许的GPU供职器与一个超微冷却剂分拨单位（CDU）及其合连硬件组成了一个GPU机架。该集群仍正在维护中，来日范围还会进一步增添，梗概扩展到起码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，旨正在为其宏大的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，将惊人地超出1240万台。这一数字不单彰显了科技巨头们正在算力“军备竞赛”中的连接加入，更预示着一场空前未有的AI算力盛宴正正在囊括环球。

　　除几大巨头表，环球紧要国度或区域也主动插手到AI科技海潮中，加入多量预算兴修数据中央。凭据Fortune Business Insights数据，2023年环球数据中央数目为343万，估计到2027年延长到约360万，2023-2027年复合延长率约为1.2%。从修造范围看，2023年环球数据中央修造商场2599.7亿美元，估计2028年延长至3482.3亿美元，2023-2028年复合增速为7.6%。

　　数据中央需求多量的电力能源撑持，凭据EIA统计数据，2022年环球数据中央、加密泉币和人为智能（AI）共损耗约460 TWH的电力，约占环球总电力需求的2%。数据中央是支撑数字化的厉重根基措施，与供电根基措施相辅相成。跟着数据量的继续减少，需求扩展和起色数据中央来收拾和存储这些数据。数据中央行业的来日趋向丰富多变，身手先进和数字供职急迅起色。凭据摆设速率、出力擢升周围、以及人为智能和加密泉币趋向，EIA估计到2026年，数据中央、加密泉币和人为智能的环球电力损耗将抵达620至1050TWh之间，中性格况下需求将超出800TWh，比拟2022年的460TWh亲近翻倍。

　　而EIA的预测或许相对守旧，另一国际商量机构Semianalysis预测2026年AI数据中央电力容量抵达40GW,对应每年约350TWh。Semianalysis凭据其对付Hyperscaler的跟踪，估计到2030年，AI将胀舞数据中央用电量占环球发电量的4.5%。凭据semianalysis预测，环球数据中央环节IT电力需求将从2023年的49GW延长至2026年的96GW，个中AI数据中央将损耗约40GW（相较EIA的预测越失笑观）。来日几年，数据中央电力容量延长将从12%-15%的复合年延长率加快至25%的复合年延长率。

　　数据中央正在损耗的伟大电能时，也会发作浩大的能耗，凭据《绿色高能效数据中央散热冷却身手磋议近况及起色趋向》统计，数据中央能耗紧要由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、散热能耗是紧要的能耗，散热能耗占比抵达43%。

　　凭据统计数据，电子元器件温度每升高2℃，牢靠性消重10%，温度抵达50℃时的寿命只要25℃时的1/6，因而数据中央及AI芯片厂商继续索求散热身手以确保其优质的产物和供职功能。同时，因为环保认识上涨，各国对数据中央PUE（Power usage effectiveness，电源利用出力）楷模日益厉肃，同时跨入AI世代GPU运算芯片TDP（Thermal Design Power，热计划功耗）连接向上旅馆，使得数据中央的散热计划变得至合厉重。

　　以英伟达2024年四时胸怀产的GB200 NVL供职器为例，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，越过1000W以上采液冷散热功效较佳，因而需求全部升级液冷散热，并配合其他散热身手合伙感化。2025年，英伟达的B300芯片TDP进一步增添到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超出1MW，估计2028年安排推出Rubin Ultra AI GPU峰值机架密度功耗最高或超出1000kW，散热曾经成为AI芯片起色的环节。

　　通常而言，热量的通报紧要有三种：导热、对流和辐射。凭据热的通报体例，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。以日常的CPU风冷散热器为例，其任务道理是CPU散热片通过导热界面器件与CPU表貌接触，CPU表貌的热量通报给CPU散热片，散热电扇产负气流将CPU散热片表貌的热量带走。而对付高效散热装备而言，相变换热是一种极其高效的热量通报体例。相变换热涉及物质正在固态、液态和气态之间的更动，当物质罗致或开释潜热时，就会正在不转折温度的处境下发作相变。

　　以数据中央为例，因为其能耗非凡伟大，需求有43%的热能能耗散掉，是以通常都是多种散热体例通用。凭据亚太芯谷科技磋议院，以隔绝中枢发烧源遐迩举行划分，散热可能分为三品种型：芯片级热管造、装配级热管造、基地级/终端产物热管造。

　　芯片级热管造散热身手，通常是处理热量从芯片内部传导到表部，其紧要散热身手席卷微通道（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。

　　装配级热管造散热身手，通常是指对供职器或挪动电子装备举行散热，其散热身手紧要席卷风冷、液冷，个中液冷身手又可能细分为冷板冷却、喷淋冷却、单相浸没式液冷、两相浸没式液冷等身手。

　　基地级/终端产物热管造散热身手，通常是指对数据中央或终端产物的散热，终端产物席卷汽车、机械人等，其散热身手紧要席卷自正在气氛冷却、冷热通道冷却、蒸发冷却和地热冷却身手等。

　　正在商场方面，凭据 R&M 数据，2024 年环球数据中央热管造商场范围为 165.6 亿美元，到 2029 年估计将延长至 345.1 亿美元，2024-2029 年 CAGR 为 15.8%。从身手浸透率来看，Omdia 估计 2023 年数据中央风冷和液冷商场范围为 76.7 亿美元，个中液冷的浸透率约为17%。

　　其它，正在消费电子散热商场方面，跟着 AI 身手的插手，消费电子的算力需求继续减少，相应的散热需求也明显擢升。2023 年，环球智老手机出货量抵达了11.7 亿台，平板电脑为 1.3 亿台，电脑出货量为 2.5 亿台。凭据 Counterpoint Research 的数据显示，估计到 2027 年，AI 手机的商场占比将抵达 43%。目前，PC 散热器的价格约为 100-200 元（席卷 VC+电扇），高于早期 PC 散热器的价格（约 30-60 元，热管+电扇），因而预期2030环球消费电子热管造商场范围可抵达380亿美元。