3D打印行业研究：响应AI芯片散热革命，3D打印液冷板前景广阔.docxVIP

内容目录

冷板式液冷有望成为数据中心主流散热方案 4

随着芯片功率密度提升，液冷市场迎来爆发 4

其中冷板式散热产业链较为成熟，有望成为主流方案 5

3D打印有望成为液冷板最优制造技术路线 7

3D打印具备传统机加工没有的制造优势 7

3D打印极致设计自由、一体化成型特点尤其适合液冷板制造 10

微通道冷板成为新趋势，3D打印优势进一步放大 12

铜材料打印较难但可突破，产业已有3D打印液冷板产品落地 15

建议关注南风股份、铂力特、华曙高科 18

风险提示 19

图表目录

图表1：数据中心热量传递过程 4

图表2：液冷散热效率远高于风冷 4

图表3：英伟达Blackwell液冷计算托盘 5

图表4：中国智算中心液冷市场规模预计2029年达到1300亿元 5

图表5：数据中心液冷实现方式 5

图表6：冷板式液冷是应用最广泛的液冷方式 6

图表7：一次冷却主要通过CDU进行换热 6

图表8：数据中心常见液冷实现方式 7

图表9：模型数字化、模型可打印处理、模型切片、打印构成3D打印制造流程 7

图表10：3D打印技术分类较多，但整体以挤压工艺、光聚合工艺、粉末颗粒黏合工艺、层叠工艺为主 7

图表11：SLM技术原理 8

图表12：LMD技术突破制造尺寸限制，延展了SLM技术的应用范围 8

图表13：激光熔丝沉积将材料从粉末换成丝材以降低成本与提升效率 8

图表14：3D打印制造流程类似CNC加工，但直接成型产品颠覆传统制造方式 9

图表15：3D打印与传统精密加工相比具有显著优势 10

图表16：3D打印当前主要应用领域 10

图表17：数据中心液冷板结构 10

图表18：数据中心目前液冷板以铲齿式为主 11

图表19：将流道拓扑优化后可以显著提升散热性能 11

图表20：通过拓扑优化+仿生设计得到的双尺度流道散热性能更强 12

图表21：传统冷板制造需要进行焊接，性能弱于3D打印一体成型 12

图表22：锦富技术铲齿微通道液冷板已用于B200芯片的液冷散热系统 13

图表23：将铜进行铲齿加工的微通道液冷板 13

图表24：微通道换热器通道设计有较大优化空间 14

图表25：微通道液冷板制造中3D技术路线前景更好 14

图表26：三种多孔结构增强热性能对比 15

图表27：3D打印可制造性能最强的多孔结构微通道骨架 15

图表28：铜是常用冷板材料中导热系数最高的 15

图表29：铜对常见红光激光器的吸收率极低 16

图表30：流道直径越小3D打印表面质量越低 16

图表31：不同能量密度下EBSM成型铜的表面质量有较大区别 17

图表32：CoolestDC推出的一体式冷板能显著降低CPU/GPU温度 17

图表33：Fabric8Labs基于ECAM技术打印的微通道冷板性能显著高于铲齿微通道冷板 18

图表34：希禾增材3D打印微通道液冷板 18

图表35：建议关注公司 19

冷板式液冷有望成为数据中心主流散热方案

随着芯片功率密度提升，液冷市场迎来爆发

数据中心从室内热源到冷源设备的换热过程中，根据芯片热量从机柜服务器进入机房冷却水系统的方式不同，散热可分为风冷散热和液冷散热。风冷散热主要利用循环空气带走芯片热量，换热的热阻大，且空气传热能力有限，因此散热效率不高，散热系统能耗大。液冷散热利用液体带走芯片热量，具有高载热能力的液体为高热流密度的芯片提供高效的散热。

图表1：数据中心热量传递过程

《液/气双通道散热技术：筑就数据中心绿色发展之路》

液冷以液体为换热介质，散热效率远高于风冷，若是采用微通道散热性能还能进一步提升。

图表2：液冷散热效率远高于风冷

冷却方式

工作流体

传热系数（W/m2?K）

自然对流

空气

2～25

强制对流

空气

25～250

强制对流

水

250～15000

流动沸腾

水

2500～25000

微通道内流动沸腾

水

5972～31775

芯语，《Acomprehensivereviewofcoldplateliquidcoolingtechnologyfordatacenters

从历史数据看仅冷却一项就占据了数据中心电耗的40?，英伟达GB200NVL72和GB300NVL72均支持机架级的液冷系统，大幅降低电耗优化成本。根据英伟达数据，通过部署液体冷却的GB200NVL72系统，一个50兆瓦的超大规模数据中心每年可节省超过400万美元。

图表3：英伟达Blackwe