內(nèi)容目錄冷板式液冷有望成為數(shù)據(jù)中心主流散熱方案 4隨著芯片功率密度提升，液冷市場迎來爆發(fā) 4其中冷板式散熱產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟，有望成為主流方案 53D打印有望成為液冷板最優(yōu)制造技術路線 73D打印具備傳統(tǒng)機加工沒有的制造優(yōu)勢 73D打印極致設計自由、一體化成型特點尤其適合液冷板制造 10微通道冷板成為新趨勢，3D打印優(yōu)勢進一步放大 12銅材料打印較難但可突破，產(chǎn)業(yè)已有3D打印液冷板產(chǎn)品落地 15建議關注南風股份、鉑力特、華曙高科 18風險提示 19圖表目錄圖表1：數(shù)據(jù)中心熱量傳遞過程 4圖表2：液冷散熱效率遠高于風冷 4圖表3：英偉達Blackwell液冷計算托盤 5圖表4：中國智算中心液冷市場規(guī)模預計2029年到1300億元 5圖表5：數(shù)據(jù)中心液冷實現(xiàn)方式 5圖表6：冷板式液冷是應用最廣泛的液冷方式 6圖表7：一次冷卻主要通過CDU進行換熱 6圖表8：數(shù)據(jù)中心常見液冷實現(xiàn)方式 7圖表9：模型數(shù)字化、模型可打印處理、模型切片、打印構成3D打印制造流程 7圖表10：3D打印技術分類較多，但整體以擠壓工藝、光聚合工藝、粉末顆粒黏合工藝、層疊工藝為主 7圖表11：SLM技術原理 8圖表12：LMD技術突破制造尺寸限制，延展了技術的應用范圍 8圖表13：激光熔絲沉積將材料從粉末換成絲材以降低成本與提升效率 8圖表14：3D打印制造流程類似加工，但直接成型產(chǎn)品顛覆傳統(tǒng)制造方式 9圖表15：3D打印與傳統(tǒng)精密加工相比具有顯著優(yōu)勢 10圖表16：3D打印當前主要應用領域 10圖表17：數(shù)據(jù)中心液冷板結構 10圖表18：數(shù)據(jù)中心目前液冷板以鏟齒式為主 11圖表19：將流道拓撲優(yōu)化后可以顯著提升散熱性能 11圖表20：通過拓撲優(yōu)化+仿生設計得到的雙尺度流道散熱性能更強 12圖表21：傳統(tǒng)冷板制造需要進行焊接，性能弱于3D打印一體成型 12圖表22：錦富技術鏟齒微通道液冷板已用于B200芯片的液冷散熱系統(tǒng) 13圖表23：將銅進行鏟齒加工的微通道液冷板 13圖表24：微通道換熱器通道設計有較大優(yōu)化空間 14圖表25：微通道液冷板制造中3D技術路線前景更好 14圖表26：三種多孔結構增強熱性能對比 15圖表27：3D打印可制造性能最強的多孔結構微通道骨架 15圖表28：銅是常用冷板材料中導熱系數(shù)最高的 15圖表29：銅對常見紅光激光器的吸收率極低 16圖表30：流道直徑越小3D打印表面質量越低 16圖表31：不同能量密度下EBSM成型銅的表面質量有較大區(qū)別 17圖表32：CoolestDC推出的一體式冷板能顯著降低溫度 17圖表33：Fabric8Labs基于技術打印的微通道冷板性能顯著高于鏟齒微通道冷板 18圖表34：希禾增材3D打印微通道液冷板 18圖表35：建議關注公司 19冷板式液冷有望成為數(shù)據(jù)中心主流散熱方案隨著芯片功率密度提升，液冷市場迎來爆發(fā)圖表1：數(shù)據(jù)中心熱量傳遞過程《液/氣雙通道散熱技術：筑就數(shù)據(jù)中心綠色發(fā)展之路》液冷以液體為換熱介質，散熱效率遠高于風冷，若是采用微通道散熱性能還能進一步提升。圖表2：液冷散熱效率遠高于風冷冷卻方式工作流體傳熱系數(shù)（W/m2?K）自然對流空氣2～25強制對流空氣25～250強制對流水250～15000流動沸騰水2500～25000微通道內(nèi)流動沸騰水5972～31775芯語，《Acomprehensivereviewofcoldplateliquidcoolingtechnologyfordatacenters40，英偉達GB200NVL72和NVL72GB200NVL7250400圖表：英偉達lakwel液冷計算托盤英偉達官網(wǎng)根據(jù)中國信息通信研究院數(shù)據(jù)，2024年我國智算中心液冷市場規(guī)模達到184億元，同比增長66，2029年預計進一步達到1300億元。圖表4：中國智算中心液冷市場規(guī)模預計2029年達到1300億元中國智算中心液冷市場規(guī)模（億元）AAR481200100080060040020002023

2024

2029中國信息通信研究院其中冷板式散熱產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟，有望成為主流方案（通過高導熱率固體導熱材料接觸電子芯片8圖表5：數(shù)據(jù)中心液冷實現(xiàn)方式冷卻液接觸形式 接觸方式 冷卻液類別 冷卻液是否有相態(tài)轉變 液冷形式浸沒式非水是相變浸沒式直接接觸浸沒式非水否單相浸沒式噴淋式非水否噴淋式單相冷板式水否常規(guī)液冷板式間接接觸單相冷板式單相冷板式水非水否否溫液冷板式非液冷板式相變冷板式非水或水是液冷型熱管冷板式相變冷板式非水是富液相變冷板式中國數(shù)據(jù)中心發(fā)展藍皮書（2022）其中冷板式液冷作為間接液冷方式發(fā)熱期間不直接接觸液體，而是通過裝有液體的冷板（圖表6：冷板式液冷是應用最廣泛的液冷方式《綠色數(shù)據(jù)中心基礎設施建設及應用指南》CDUCDU圖表7：一次冷卻主要通過CDU進行換熱《中國數(shù)據(jù)中心發(fā)展藍皮書（2022）》圖表8：數(shù)據(jù)中心常見液冷實現(xiàn)方式《中國數(shù)據(jù)中心發(fā)展藍皮書（2022）》3D3D打印具備傳統(tǒng)機加工沒有的制造優(yōu)勢3D打印技術又稱為增材制造(AdditiveManufacture，AM)技術，在航空航天、醫(yī)療、工業(yè)等領域具有廣闊發(fā)展前景。3D打印技術從模型開始，將3D模型進行切片使其成為多個可以理解為2D平面的薄層，再通過類似噴墨打印機的方式進行逐層的打印與堆疊，從而通過逐層控制材料在3D空間的位置和黏合力來制造物體。圖表9：模型數(shù)字化、模型可打印處理、模型切片、打印構成3D打印制造流程《3D打印技術概論》3D打印技術分類較多，但整體以擠壓工藝、光聚合工藝、粉末顆粒黏合工藝、層疊工藝為主。技術使用材料技術使用材料應用場景優(yōu)勢劣勢FDM塑料原型、模型廉價、簡單質量較低SLA樹脂光滑原型細節(jié)精細成本較高SLS聚合物粉末功能部件堅固耐用昂貴材料噴射光敏聚合物多材料/彩色部件高精度、多材料材料有限DOD光敏聚合物、蠟模型、原型支持多材料速度較慢粘合劑噴射（砂型）砂、粘合劑金屬鑄造模具復雜設計應用有限粘合劑噴射（金屬）金屬粉末、粘合劑金屬部件設計靈活需后處理技術使用材料應用場景優(yōu)勢劣勢DMLS金屬粉末功能性金屬部件高強度、復雜幾何昂貴、材料有限EBM金屬粉末高性能組件卓越強度極其昂貴DLP樹脂光滑原型高精度材料有限、昂貴QiDi3d

3D術，通過逐層鋪粉進行粉末燒結完成金屬成型。圖表11：SLM技術原理《鈦合金激光增材制造技術研究與應用進展》SLM圖表12：LMD技術突破制造尺寸限制，延展了SLM技術的應用范圍

圖表13：激光熔絲沉積將材料從粉末換成絲材以降低成本與提升效率《鈦合金激光增材制造技術研究與應用進展》 《鈦合金激光增材制造技術研究與應用進展》從減材制造到增材制造，3D打印突破傳統(tǒng)制造方式限制，帶來完全不同的設計理念。傳3D圖表14：3D打印制造流程類似CNC加工，但直接成型產(chǎn)品顛覆傳統(tǒng)制造方式鉑力特3D打印在可加工材料、加工精度、表面粗糙度等方面與傳統(tǒng)精密加工還存在差距，但與此同時也具有不可替代的巨大優(yōu)勢：3D打印由模型直接成型，可以極大的降低產(chǎn)品研制周期，節(jié)約昂貴的模具費用，提高產(chǎn)品研發(fā)迭代速度。3D3D圖表15：3D打印與傳統(tǒng)精密加工相比具有顯著優(yōu)勢鉑力特3D打印無需特殊工具即可制造零部件，較低的啟動成本使其成為小批量生產(chǎn)和定制零部3D圖表16：3D打印當前主要應用領域鉑力特3D打印極致設計自由、一體化成型特點尤其適合液冷板制造液冷板通過與發(fā)熱元件接觸實現(xiàn)換熱，一般由冷板基板、流道蓋板、流體通道構成。圖表17：數(shù)據(jù)中心液冷板結構《一種數(shù)據(jù)中心液冷板》液冷板常見的設計方案包括鏟齒式、管道式、曲折式、針狀式、微通道等，其中鏟齒式是目前數(shù)據(jù)中心場景中占比最高的類型。圖表18：數(shù)據(jù)中心目前液冷板以鏟齒式為主臺中兄弟實業(yè)社，BOYD官網(wǎng)，文軒熱能3D物葉脈狀的流道能夠顯著提升散熱性能。圖表19：將流道拓撲優(yōu)化后可以顯著提升散熱性能《基于COMSOL液冷板拓撲優(yōu)化設計》而由于3D打印技術通常是對產(chǎn)品分層進行加工，流道設計的復雜化對加工時間、質量的CNC圖表20：通過拓撲優(yōu)化+仿生設計得到的雙尺度流道散熱性能更強《基于COMSOL液冷板拓撲優(yōu)化設計》3D圖表21：傳統(tǒng)冷板制造需要進行焊接，性能弱于3D打印一體成型制造工藝 優(yōu)勢 劣勢支持更高工作壓力 成本高釬焊攪拌摩擦焊（FSW）軟釬焊O

可釬焊翅片以增強剛度 需考慮釬料化學兼容性銅在釬焊過程中退火，降低剛度支持一體/分體式設計 成本高不導致銅退火 工藝時間需更多材料用于焊縫成本低于釬焊/FSW 需考慮焊料兼容性不導致銅退火 無法焊接翅片焊點易脆化/產(chǎn)生氣孔成本低 工作壓力低支持非金屬材料 密封可靠性支持復雜流道設計 壽命短高溫下易泄漏熱管理網(wǎng)微通道冷板成為新趨勢，3D打印優(yōu)勢進一步放大0.08mmB2001800W-2000WTDPB300圖表22：錦富技術鏟齒微通道液冷板已用于B200芯片的液冷散熱系統(tǒng)錦富技術官方微信公眾號1mm圖表23：將銅進行鏟齒加工的微通道液冷板《DesignOptimizationofManifoldIntegratedSkivedColdPlatesforTwo-PhaseFlow-Boiling》，國金證券研究所圖表24：微通道換熱器通道設計有較大優(yōu)化空間芯語，《Acomprehensivereviewofcoldplateliquidcoolingtechnologyfordatacenters》，國金證券研究所由于微通道液冷板涉及極小尺寸的立體復雜結構制造（尤其是要實現(xiàn)仿生流道設計，傳3D圖表25：微通道液冷板制造中3D技術路線前景更好加工技術 原理 優(yōu)勢 局限性微機械切割微沖壓

行燒蝕以達到加工材料的目的結合精密模具使用，通過沖壓使材料變形使用加壓液體作為介質，將材料加工成理想的零件形狀激光在短時內(nèi)以高峰值功率蒸發(fā)

工工件的輪廓形狀一致性好非接觸式加工；材料去除率高生產(chǎn)效率高；成本低效率高；能夠制備出復雜形狀的零件

加工尺寸受刀具直徑限制，會對薄板造成一定程度變形電極絲直徑小，容易斷裂；只能加工效率低具制造難度大依賴復雜專業(yè)的設備激光加工聚焦等離子蝕刻

或燒蝕材料通過離子束對表面進行轟擊，達到去除表面原子的目的，或通過離子束轟擊氣相前驅體，使氣相前驅體分解并沉積在表面

靈活性高；表面質量好 加工精度取決于參數(shù)設置可以加工任何硬金屬和非金屬，效率低；成本高；加工的基底尺無材料選擇性；具有精確制造復寸有限；只能小批量生產(chǎn)雜三維微納米結構的能力增材制造技術

以數(shù)字化模型為基礎，按照計算機設定的路徑，將金屬粉末或絲材逐道熔凝堆積，最終制備成三維金屬零件

具有較強的靈活性和可控性，能夠制造傳統(tǒng)方法所不能獲得的復雜結構；減少材料浪費，高凈成形

部分增材制造工藝制備的零件需要后處理；成形過程復雜，目前的研究工作不能精準預防缺陷的產(chǎn)生復雜微通道熱管理部件的應用與加工技術進展近年多孔結構也逐漸被應用于微通道中來增強換熱，因其能夠有效拓展傳熱面積而增強傳熱,還為氣泡形核、生長提供了大量的微孔和理想的空間從而緩解了流動不穩(wěn)定性,已被證明具有非常好的強化傳熱效果。圖表26：三種多孔結構增強熱性能對比多孔結構形式具體特點 優(yōu)點 缺點 優(yōu)化前景孔結構孔材料

通道壁面制備涂層、微腔通道內(nèi)填充多孔材料

增大換熱表面積、增加氣泡成核位點、有效抑制了沸騰傳熱不穩(wěn)定性顯著增加了傳熱面積、提高形核密度、滑移效應、邊界層被破壞增加擾動換熱增強

落的涂層以及高度一致的粗糙度優(yōu)化翅片或肋片布局減小壓降；用陣列翅片替代嵌入式翅片微通道骨架為多孔結構

多孔基質中制備微通道

進一步強化氣泡形核和流動沸騰傳熱、加強了壁面邊界層破壞、相鄰流道誘導橫向流動換熱、換熱效果更強

多采用燒結、3D打印，幾何精研究多孔互聯(lián)微通道網(wǎng)絡，探度和粗糙度大、壓降大、換熱粉體形態(tài)、尺寸等對流動沸騰影機理復雜 響的機理基于多孔結構的微通道散熱技術研究現(xiàn)狀3D圖表27：3D打印可制造性能最強的多孔結構微通道骨架《基于多孔結構的微通道散熱技術研究現(xiàn)狀》1mm，3D3D打印液冷板產(chǎn)品落地圖表28：銅是常用冷板材料中導熱系數(shù)最高的材料密度（kg/m3）比熱容（J/kg?K）導熱系數(shù)（W/m?K）銅8960385400鋁2700900238硅低溫共燒陶瓷（LTCC）2330~2100700<800130<10芯語，《Acomprehensivereviewofcoldplateliquidcoolingtechnologyfordatacenters但要實現(xiàn)銅的3D打印較為困難，主要由于純銅對于主流的激光器波長會有很高的反射率，3D450nm515nm圖表29：銅對常見紅光激光器的吸收率極低南極熊3D打印同時微通道散熱器由于流道直徑極小，3D打印的表面質量控制也是一個難點。圖表30：流道直徑越小3D打印表面質量越低《ANumericalandExperimentalStudyofAdditivelyManufacturedCompactColdPlatesforElectronicsCoolingApplications》3D/、激光器功率、掃描速率/間距、光斑直徑等較多變量，我們認為技術壁壘較高。圖表31：不同能量密度下EBSM成型銅的表面質量有較大區(qū)別《3D打印銅及銅合金的研究進展》目前我們看到產(chǎn)業(yè)已有液冷板3D打印產(chǎn)品落地：CoolestDCEOSDMLSEOSCopperCuCP6barCPUGPU50。圖表2：CooletDC推出的一體式冷板能顯著降低CP/GPU溫度EOS官網(wǎng)Fabric8L