华源证券_计算机:全液冷时代开启,液冷市场空间广阔-GTC大会过后,液冷值得关注的方向有哪些?_20260406.pdf
摘要

计算机
行业点评报告
2026年04月06日
投资评级:看好(维持)
证券分析师
宁柯瑜
SAC: S1350525020001
ningkeyu@huayuanstock.com
联系人
板块表现:

GTC大会过后,液冷值得关注的方向有哪些?
全液冷时代开启,液冷市场空间广阔
投资要点:
海外有望逐步进入全液冷时代。液冷架构、系统价值量随芯片功率、机柜架构而变化,2025年出货的GB200、GB300计算托盘采用 85%液冷和 15%风冷的混合散热方式,预期2026年开始出货的Vera Rubin NVL72计算托架将采用 100%液冷散热,而Rubin Ultra及Feynman功率会更高,海外有望逐步进入全液冷时代。
Rubin更换成类似GB200的大冷板方案,流道缩小、TIM2材料可能变成液态金属铟。Rubin72机柜的冷板方案类似GB200的大冷板方案,流道从GB系列的150um缩小至100um,TIM2可能变为铟。
值得关注的技术迭代1一微通道。通过将高度密集的微尺度冷却液通道网络直接置于冷板基板下方或内部的先进散热技术。通道宽度可从几十微米到几百微米不等。核心技术演进主要减少 TIM甚至 No TIM,甚至在芯片背部刻蚀流道,这样传导路径缩短 50%,热阻降低高达 50%。
值得关注的技术迭代2一一金刚石散热。Akash Systems宣布,已向印度主权云服务商NxtGen AI Pvt Ltd交付全球首批搭载Diamond Cooling技术的英伟达GPU服务器,这批服务器基于NVIDIA H200平台。金刚石是一种超宽带隙半导体,热导率远高于铜和SIC,是英伟达后续重要的散热技术路径。
值得关注的技术迭代3一两相浸没。液体在热源表面沸腾相变,利用汽化带走热量,传热系数是单相的10倍以上,理论上是解决高热流密度的终极方案。然而,两相浸没高度依赖低沸点的氟化液,这使其面临较大的环保和成本挑战,需重点关注其他可能的冷却液方案。
液冷目前技术多元并行,空间广阔。我们建议关注相关技术下的液冷公司:1)全系统:英维克、申菱环境等。2)冷板:奕东电子、科创新源、思泉新材、硕贝德、鸿富瀚、同飞股份、捷邦科技、远东股份。3)CDU及其他部件:兴瑞科技、高澜股份、飞龙股份、川环科技、川润股份、依米康、中石科技、曙光数创、大元泵业等4)冷却液:润禾材料、永太科技、巨化股份、东阳光、新宙邦等5)TIM:飞荣达、德邦科技等;6)金刚石散热:四方达、沃尔德、黄河旋风、力量钻石、国机精工、惠丰钻石等。
风险提示。1)技术迭代风险。目前液冷多元技术并行,不同厂家尝试不同线路,最终方案确定后可能导致格局有所变化、部分厂商被淘汰。Rubin Ultra和Feynman架构为华源证券研究所推测,可能与实际情况存在偏差2)海外客户测试进度不及预期。液冷新技术产品需要通过终端客户的测试,如果客户端因为其他问题延迟,可能影响上游供应商进度。3)地缘政治风险。如果出现地缘政治风险,可能会导致部分厂商发货不及时。

内容目录
- 液冷渗透率加速提升 ...4
- Rubin 72的液冷架构变化 ...4
- 值得关注的液冷技术新方向 ...5
3.1. 微通道液冷板 ...6
3.2. 金刚石散热 ...7
3.3. 浸没液冷 ...9
- 风险提示 ...10

图表目录
图表 1: NV 芯片路线图 ...4
图表 2: 液冷市场规模预期 ...4
图表 3: 英伟达 GPU 功耗演进路线 ...4
图表 4: 当下冷板架构(TIM 2 多为石墨片或超薄导热膏) ...5
图表 5: Rubin 冷板结构 ...5
图表 6: GB300 冷板架构(小冷板为例) ...5
图表 7: Rubin 目前展示的大冷板(类 GB200) ...5
图表 8: NV 机柜液冷架构变动及价值量预期 ...5
图表 9: 多种微通道结构示意图 ...6
图表 10: 微通道的演进-No TIM ...7
图表 11: 金刚石芯片散热性能 ...8
图表 12: 金刚石服务器散热性能 ...8
图表 13: 金刚石热沉片 ...8
图表 14: 双鸿科技金刚石复合材料冷板 ...9
图表 15: 两相液冷散热功耗 ...9
图表 16: 终极微通道的演进 ...10

1. 液冷渗透率加速提升
海外有望逐步进入全液冷时代。液冷架构、系统价值量随芯片功率、机柜架构而变化, 2025年出货的GB200、GB300计算托盘采用 85%液冷和 15%风冷的混合散热方式,预期 2026年开始出货的Vera Rubin NVL72计算托架将采用 100%液冷散热,而Rubin Ultra及 Feynman功率会更高,海外有望逐步进入全液冷时代。
图表1:NV芯片路线图

资料来源:Semi Analysis,华源证券研究所
图表2:液冷市场规模预期
Global Liquid Cooling market trend and forecast scenarios
(IN BILLIONS OF US$)
TAM(7.5%DC)
2022 forecast
2025 forecast
PMS2
PMS3
Billions
$90B
$80B
$70B
$60B
$50B
$40B
$30B
$20B
$10B
$0B
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
2031
2032
2033
资料来源:2025 OCP峰会,华源证券研究所
图表3:英伟达GPU功耗演进路线
Nvidia Roadmap
2022
2023
2024
2025
2026
2026
2027
Hopper
Blackwell
Rubin
GPU
H100
H200
B200/GB200
B300/GB300(Ultra)
RubinNVL8HGX
VRNVL72
RubinUltraNVL144
芯片功率(W)
700
700
700/1200
1100/1400
2300
4000+
资料来源:Semi Analysis,华源证券研究所
2. Rubin 72的液冷架构变化
Rubin72机柜采用类似GB200的大冷板方案,流道缩小、TIM2材料可能改成液态金属铟。大冷板的流道从150um缩小至100um。传统的方案里,硅衬底本身→金属互连层→TIM1(通常为石墨材料)→封装盖板(Lid)→TIM2(如石墨片或超薄导热膏),以及最终的散热器或冷板。而Rubin72则可能把TIM2改成液态金属铟。

图表4:当下冷板架构(TIM2多为石墨片或超薄导热膏)

资料来源:洞见热管理微信公众号,华源证券研究所
图表5:Rubin冷板结构

资料来源:Semi Analysis,华源证券研究所
图表6:GB300冷板架构(小冷板为例)

资料来源:Naddod网站,华源证券研究所
图表7:Rubin目前展示的大冷板(类GB200)

资料来源:中关村协众创智信息产业促进会微信公众号,华源证券研究所
3. 值得关注的液冷技术新方向
液冷架构的迭代并不像柜外电力架构那么清晰,目前还是几条技术路线并行的阶段,也可以互相组合,我们认为这些技术方向都是将来应该重点关注的赛道。
图表8:NV机柜液冷架构变动及价值量预期
指标
GB200
GB300
Rubin 72
Rubin Ultra
Feynman
采用的架构
大冷板
小冷板/大冷板方案均有
大冷板
可能会加入金刚石散热/MLCP(是否会变成两相待跟踪)
冷板通道(微米)
150
150
100
如果是MLCP方案,流道可能80微米及以下
TIM
导热垫片、环氧树脂、导热硅脂、镓基液态金属等
TIM2可能改为铟
TIM可能减少或取消
CDU
之前是1.3MW,单台约30万美金,配置3台泵(N+1冗余);↓下一代:2.3MW CDU,单台约45万美元
资料来源:OCP热馔公众号,芯片散热公众号等,华源证券研究所
备注:Rubin Ultra和Feynman架构为华源证券研究所推测,可能与实际情况存在偏差

3.1. 微通道液冷板
微通道液冷板是一种通过将高度密集的微尺度冷却液通道网络直接置于冷板基板下方或内部的先进散热技术。通道宽度可从几十微米到几百微米不等,通道密度通常可达每平方厘米数百至数千个,流道工艺涉及金属3D打印、精密机械加工(铣削/镗削)、化学蚀刻(光刻+腐蚀)等。目前台积电仍在持续推进多种微通道结构的研究,包括沟槽型、柱阵列型以及平面通道型设计,其中柱阵列型微通道结构在综合性能方面表现较好。
图表9:多种微通道结构示意图

资料来源:洞见热管理公众号,华源证券研究所
部分核心技术演进如下:
1) 减少/更换甚至No TIM。传统的散热通道,是通过AI芯片 $ \rightarrow $ TIM1 $ \rightarrow $ 盖板(Lid) $ \rightarrow $ TIM2 $ \rightarrow $ 冷板将热量散出去。而未来微通道可能会逐步取消TIM材料,比如直接在Lid上刻蚀微通道,台积电甚至提出通过MEMS/DRIE(深反应离子刻蚀)工艺,在有源芯片的背面直接刻蚀微通道结构。微通道的方案会使整体架构高度集成化,热传导路径缩短 50%,热阻降低高达 50%。

图表10:微通道的演进-No TIM

资料来源:文鳐热设计公众号,华源证券研究所
2) 流道更小。冷却液会分流到数十甚至上百条微通道中。这种设计使得散热面积呈几何级数增长,在相同占地面积下,散热面积可比传统冷板提升5-10倍。MLCP微通道液冷板的热阻可以低至 $ 0. 0 2^{\circ} \mathrm{C} \cdot \mathrm{c m}^{2} / \mathrm{W} $ ,而传统液冷板通常在 $ 0. 1^{\circ} \mathrm{C} \cdot \mathrm{c m}^{2} / \mathrm{W} $ 以上。这意味着在相同温差下,MLCP可以带走5倍的热量。
3.2. 金刚石散热
2026年2月23日,Akash Systems宣布,已向印度主权云服务商NxtGenAI Pvt Ltd交付全球首批搭载Diamond Cooling技术的英伟达GPU服务器,这批服务器基于NVIDIA H200平台。
金刚石是一种超宽带隙半导体,其介电击穿强度至少是碳化硅(SiC)的3倍,其高达 SiC4-6倍的热导率使其成为芯片散热的理想选择。比如铜和碳化硅的热导率约为400W/mK,而单晶金刚石的热导率超过2000W/mK。目前较先进的化学气相沉积(CVD)多晶金刚石薄膜的热导率已接近单晶金刚石,在研的主流方案有:

图表11:金刚石芯片散热性能

资料来源:Akash官网,华源证券研究所
图表12:金刚石服务器散热性能

资料来源:Akash官网,华源证券研究所
1) 金刚石热沉片:采用化学气相沉积法(CVD)进行制备,其核心原理是利用含碳气体在高温、低压条件下分解,生成活性碳原子或基团,并在GaN衬底表面沉积形成金刚石结构,并将其作为芯片封装的一部分,从根本上优化了从芯片到散热界面的传热路径,降低了界面热阻。
图表13:金刚石热沉片

资料来源:艾邦陶瓷展公众号,华源证券研究所
2) 金刚石粉末+铜。金刚石-铜复合材料能够控制碳材料和铜基体复合材料的比例,得到高导热率和可调低膨胀系数的复合材料。目前铜基体与金刚石具有界面湿润性差的技术缺陷,仍需进一步突破。华为具有金刚石颗粒填料相关的专利技术,验证了其在热传导效率上的优势。双鸿科技在2025年OCP亚太峰会上提出创新金刚石-铜液冷板技术,热导率可达 680-730 W/mK。

图表14:双鸿科技金刚石复合材料冷板
下一代冷板解决方案路线图

测试样品
Test Sample
测试结果
Test Results
测试方向
Test Direction
纵向 Vertical
试验温度
Test temperature ℃
25
厚度
Thickness mm
3.015
密度
Density g/cm³
5.344
比热容
Specific Heat Capacity J/(g*℃)
0.439
热扩散系数
Thermal Diffusion Coefficient mm²/s
311.666
导热系数
Thermal Conductivity Coefficient W/(m*K)
731.173
资料来源:艾邦陶瓷展公众号,华源证券研究所
备注:本报告中的数据结果供科研、教学、企业内部质量控制、企业产品研发等目的。
Remark. The testing data and result(s) in this report is(are) just for scientific research, education, internal quality control and product development etc.
3.3. 浸没液冷
浸没式液冷将整个服务器完全浸泡在绝缘介电液体中。
1) 单相浸没(Single-phase):液体在吸热过程中保持液态,依靠自然对流或泵送循环散热。单相浸没的优势在于维护相对简单,流体成本较低(如合成油)。然而,其换热系数相对较低,面对Rubin这种超高热流密度的芯片,可能需要极大的流速,且难以消除芯片表面的局部热点。
2) 双相浸没(Two-phase):液体在热源表面沸腾相变,利用汽化带走热量,传热系数是单相的10倍以上,理论上是解决高热流密度的终极方案。然而,两相浸没高度依赖低沸点的氟化液,这使其面临较大的环保和成本挑战。
图表15:两相液冷散热功耗

资料来源:2025 OCP峰会,华源证券研究所

图表16:终极微通道的演进

资料来源:2025 OCP峰会,华源证券研究所
4. 风险提示
1) 技术迭代风险。目前液冷多元技术并行,不同厂家尝试不同线路,最终方案确定后可能导致格局有所变化、部分厂商被淘汰。Rubin Ultra和Feynman架构为华源证券研究所推测,可能与实际情况存在偏差。
2) 海外客户测试进度不及预期。液冷新技术产品需要通过终端客户的测试,如果客户端因为其他问题延迟,可能影响上游供应商进度。
3) 地缘政治风险。如果出现地缘政治风险,可能会导致部分厂商发货不及时。

证券分析师声明
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投资评级说明
证券的投资评级:以报告日后的6个月内,证券相对于同期市场基准指数的涨跌幅为标准,定义如下:
买入:相对同期市场基准指数涨跌幅在 20%以上;
增持:相对同期市场基准指数涨跌幅在 5% ~ 20%之间;
中性:相对同期市场基准指数涨跌幅在 $ - 5 \% \sim + 5 \% $之间;
减持:相对同期市场基准指数涨跌幅低于-5%及以下。
无:由于我们无法获取必要的资料,或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件,或者其他原因,致使我们无法给出明确的投资评级。
行业的投资评级:以报告日后的6个月内,行业股票指数相对于同期市场基准指数的涨跌幅为标准,定义如下:
看好:行业股票指数超越同期市场基准指数;
中性:行业股票指数与同期市场基准指数基本持平;
看淡:行业股票指数弱于同期市场基准指数。
我们在此提醒您,不同证券研究机构采用不同的评级术语及评级标准。我们采用的是相对评级体系,表示投资的相对比重建议;
投资者买入或者卖出证券的决定取决于个人的实际情况,比如当前的持仓结构以及其他需要考虑的因素。投资者应阅读整篇报告,以获取比较完整的观点与信息,不应仅仅依靠投资评级来推断结论。
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