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——芯片级散热身手兴盛操纵与投资机遇”正在上海市徐汇区云锦途701号西岸国际人为智能核心胜利举办，冯明宪博士受邀插手并作“芯片级散热身手的兴盛趋向与投资预测”焦点申诉。

　　冯明宪博士正在申诉中提出：数据量的爆炸性增进促使了算力需求，算力芯片功能晋升与数据核心领域扩张是增长算力提供的两条合键途径。此中算力芯片功能晋承平常都必要更多的功耗维持，所以必要芯片级散热身手包管算力芯片的功能稳固；其次，数据核心发作的热量中约43% 必要仰赖冷却身手开释掉，以此维系数据核心的寻常运转；其它，基于环保原故，各国度和区域也纷纷出台合连计谋范围数据核心的能耗比。所以，跟着算力芯片的迭代更始与数据核心领域扩张，散热商场领域可预念的将维持连接增进。芯片级散热举动热量管束的最底层中枢身手，因其对资料、组织的极致条件，是目前各大国际头部AI芯片企业要点合切与参加的散热范畴，也所以将带来巨大的投资时机。

　　跟着数字化转型、物联网开发的普及、云揣度的扩展、以及人为智能和呆板练习身手的寻常操纵，环球每年新发作的数据总量跟着数字化的兴盛急迅增进。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必要更多的揣度资源来管束、存储和说明这些数据，越发是正在对数据管束身手与时效性方面提出了更高的条件，所以云揣度、大数据、人为智能等数据管束身手必要更高的算力维持。凭据“中国算力兴盛指数白皮书（2022）”，2024年环球算力领域估计可到达2380 EFlops，而到2030年，估计可到达56000 EFlops。

　　环球算力领域的增长则合键泉源于两个方面：一是单颗算力芯片的功能晋升，二是数据核心数目与领域的扩张。

　　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，英伟达通过矫正芯片架构、晋升造程工艺、采用HBM及进步封装形状，其GPU算力晋升了约1000倍。

　　正在算力晋升的同时，芯片功耗也正在接续增长，凭据亚太芯谷科技讨论院统计，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算力芯片商场的另一合键厂商AMD，正在2020年至2024年迭代的GPU芯片功耗也大幅增长，由MI100的300W增长至MI300的750W。

　　正在算力芯片功能与功耗同步晋升的同时，因为AI科技身手的演进与操纵更始操纵，数据量增长与算力需求联合促使了AI算力芯片商场领域的增进。

　　由上文可知，2015年到2024年环球数据量增长了122 ZB，相应的环球GPU商场领域增长了1120亿美元，GPU产物也经验了从Pascal到Blackwell五种架构的进化。依此阴谋，正在2024年到2030年，环球数据量领域将增长870ZB，对应的环球GPU商场领域将少见倍增进空间。凭据中国台湾工研院预估，2030年算力芯片将攻克所有半导体操纵贩卖的40%，从而促使环球半导体商场领域正在2030年到达1万亿美元，算力芯片是他日环球半导体商场领域增进的合键驱动力。

　　凭据海表媒体动静，马斯克的首创xAI公司正正在构修一个远大的AI超等揣度机Colossus，数据核心仅用19天实现了进步10万块GPU及配套存储和超高速汇集的安置（从安排到LLM初度演练总工程用时122天）。数据核心采用抬高地板安排，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开发。

　　Colossus的根基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，如此每个机架总共有64块GPU。八台如此的GPU供职器与一个超微冷却剂分派单位（CDU）及其合连硬件组成了一个GPU机架。该集群仍正在扶植中，他日领域还会进一步扩展，大要扩展到起码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，旨正在为其强健的Llama 4 AI模子注入更滂湃的算力。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，将惊人地进步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”中的连接参加，更预示着一场空前未有的AI算力盛宴正正在包括环球。

　　除几大巨头表，环球合键国度或区域也主动插手到AI科技海潮中，参加大方预算兴修数据核心。凭据Fortune Business Insights数据，2023年环球数据核心数目为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%。从修造领域看，2023年环球数据核心修造商场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%。

　　数据核心必要大方的电力能源维持，凭据EIA统计数据，2022年环球数据核心、加密钱银和人为智能（AI）共消费约460 TWH的电力，约占环球总电力需求的2%。数据核心是扶帮数字化的苛重根底措施，与供电根底措施相辅相成。跟着数据量的接续增长，必要扩展和兴盛数据核心来管束和存储这些数据。数据核心行业的他日趋向庞杂多变，身手发展和数字供职急迅兴盛。凭据安置速率、作用晋升周围、以及人为智能和加密钱银趋向，EIA估计到2026年，数据核心、加密钱银和人为智能的环球电力消费将到达620至1050TWh之间，中个性况下需求将进步800TWh，比拟2022年的460TWh贴近翻倍。

　　而EIA的预测恐怕相对落后｜后进，另一国际接洽机构Semianalysis预测2026年AI数据核心电力容量到达40GW,对应每年约350TWh。Semianalysis凭据其看待Hyperscaler的跟踪，估计到2030年，AI将促使数据核心用电量占环球发电量的4.5%。凭据semianalysis预测，环球数据核心症结IT电力需求将从2023年的49GW增进至2026年的96GW，此中AI数据核心将消费约40GW（相较EIA的预测愈加笑观）。他日几年，数据核心电力容量增进将从12%-15%的复合年增进率加快至25%的复合年增进率。

　　数据核心正在消费的远大电能时，也会发作远大的能耗，凭据《绿色高能效数据核心散热冷却身手讨论近况及兴盛趋向》统计，数据核心能耗合键由IT开发能耗、散热能耗、供配电能耗和照明及其他能耗构成，此中，IT开发能耗、散热能耗是合键的能耗，散热能耗占比到达43%。

　　凭据统计数据，电子元器件温度每升高2℃，牢靠性降落10%，温度到达50℃时的寿命只要25℃时的1/6，所以数据核心及AI芯片厂商接续查究散热身手以包管其优质的产物和供职功能。同时，因为环保认识飞腾，各国对数据核心PUE（Power usage effectiveness，电源应用作用）典型日益庄重，同时跨入AI世代GPU运算芯片TDP（Thermal Design Power，热安排功耗）连接向上货仓，使得数据核心的散热安排变得至合苛重。

　　以英伟达2024年四时器量产的GB200 NVL供职器为例，单颗B200芯片TDP 1200W，GB200体系芯片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以上采液冷散热成就较佳，所以必要扫数升级液冷散热，并配合其他散热身手联合效用。2025年，英伟达的B300芯片TDP进一步扩展到1400W，AMD GPU Server芯片来世代功耗预期也将冲破千瓦程度。相对应的英伟达下一代芯片单机柜能耗或进步1MW，估计2028年把握推出Rubin Ultra AI GPU峰值机架密度功耗最高或进步1000kW，散热曾经成为AI芯片兴盛的症结。

　　平常而言，热量的传达合键有三种：导热、对流和辐射。凭据热的传达式样，散热体系能够由电扇、散热片（如石墨片、金属散热片等）和导热界面器件构成。以大凡的CPU风冷散热器为例，其职责道理是CPU散热片通过导热界面器件与CPU表貌接触，CPU表貌的热量传达给CPU散热片，散热电扇产发怒流将CPU散热片表貌的热量带走。而看待高效散热开发而言，相变换热是一种极其高效的热量传达式样。相变换热涉及物质正在固态、液态和气态之间的改变，当物质罗致或开释潜热时，就会正在不调换温度的状况下爆发相变。

　　以数据核心为例，因为其能耗特别远大，必要有43%的热能能耗散掉，因此平常都是多种散热式样通用。凭据亚太芯谷科技讨论院，以隔绝中枢发烧源遐迩举办划分，散热能够分为三品种型：芯片级热解决、安装级热解决、基地级/终端产物热解决。

　　芯片级热解决散热身手，平常是管理热量从芯片内部传导到表部，其合键散热身手征求微通道（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。

　　安装级热解决散热身手，平常是指对供职器或转移电子开发举办散热，其散热身手合键征求风冷、液冷，此中液冷身手又能够细分为冷板冷却、喷淋冷却、单相浸没式液冷、两相浸没式液冷等身手。

　　基地级/终端产物热解决散热身手，平常是指对数据核心或终端产物的散热，终端产物征求汽车、呆板人等，其散热身手合键征求自正在气氛冷却、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 年环球数据核心热解决商场领域为 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%。从身手渗出率来看，Omdia 估计 2023 年数据核心风冷和液冷商场领域为 76.7 亿美元，此中液冷的渗出率约为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接续增长，相应的散热需求也明显晋升。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。凭据 Counterpoint Research 的数据显示，估计到 2027 年，AI 手机的商场占比将到达 43%。目前，PC 散热器的价钱约为 100-200 元（征求 VC+电扇），高于早期 PC 散热器的价钱（约 30-60 元，热管+电扇），所以预期2030环球消费电子热解决商场领域可到达380亿美元。