（报告出品方：国金证券）

一、算力密度提升叠加能耗指标要求，驱动冷却市场创新升级

1.1AI等应用带动功率密度升高，风冷达到功率上限

AI应用加速数据中心向高密化趋势演进。面对AI带来的数据量和计算量的爆发式增长，在数据中心资源尤其是一线城市资源日趋紧张的情况下，只有通过提高机房单位面积内的算力、存储以及传输能力，才能最大程度发挥数据中心的价值。高算力AI芯片导入将加速服务器高功率密度演进趋势。据UptimeInstitute发布的《全球数据中心调查报告》显示，年全球数据中心平均单机架功率为8.4kW/机架，相比于年的5.6kW/机架有明显的提高。其中，1-4kw占25%，5-9kw占46%，10-19kw占13%，中国目前与全球水平仍有差距。据CDCC调研，国内全行业数据中心中8kW功率密度以上的机柜占比由21年的11%提升至22年的25%，高功率机柜占比提升明显。未来，随着人工智能模型训练推理等应用增加，多样化算力协同成为常态，单IT机柜主流功率密度将从6-8KW/柜提高到12-15KW/柜，超算、智算中心功率密度将提升至30kW以上。

大数据生成、业务模式变迁强调实时业务的重要性，导致高性能计算集群对于散热的要求提升。随着ChatGPT引爆新一轮人工智能应用的热情，海内外数据中心、云业务厂商纷纷开始推动AI基础设施建设，AI服务器出货量在全部服务器中的占比逐渐提高。根据TrendForce的数据，年搭载GPGPU的AI服务器年出货量占全部服务器的比重接近1%，年在ChatGPT等人工智能应用加持下，AI服务器出货量有望同比增长8%，~年出货量CAGR有望达10.8%，AI服务器用GPU，主要以英伟达H、A、A（主要出货中国）以及AMDMI、MIX系列为主，而英伟达与AMD的占比约8：2。

人工智能芯片多用传统型芯片，或用昂贵的图形处理器(GPU)，或用现场可编程门阵列芯片配合中央处理器(FPGA+CPU)为主,用以在云端数据中心的深度学习训练和推理,通用／专用型AI芯片（ASIC），也就是张量处理器或特定用途集成电路(ASIC)，主要是针对具体应用场景，三类芯片短期内将共存并在不同应用场景形成互补。

摩尔定律发展晶体管数量增多，产品功耗瓦数升高，对于散热的要求提升。随着IC制程、晶片效能、小型化升级，芯片瓦数大幅提升，表面高单位密度发热，对于导热、散热的要求提升。以主流厂商为例，Intel10nm以下制程需采均热片以解决发热问题，AMD7nm制程使用均热片，5nm则必须采用均热片进行散热。未来随着先进制程比如3nm推进，同时搭配3D封装，对于散热效率的要求更高。芯片级散热的方式是通过热传导原理，将芯片不断产出的热能持续地传导至散热元件，热能量传递通常是在非常接近热源的散热器上进行的。以笔记本电脑为例，电子产品朝轻薄化、高性能化方向发展，晶片功能需要大幅增加，晶体管数量增多，对于散热要求提升。①电子设备CPU硅半导体不耐热，在过高温度下无法作为电子电路发挥作用。②中央处理器和集成电路向电机等发出操作命令，产生的大部分能量都转化为热量。③小型化使得能量越集中，温度越高，发热密度更高。早期笔记本散热模组使用2根热管，现在增加为4至6根，高端的产品使用均热板。

风机转速超过r/min后对热阻的效用是有限的。根据CNKI，风冷系统中，风机转速从0r/min提高到r/min，芯片散热中对流占主导，流速增加对流换热系数显著增加，风冷方式能有效改善芯片散热问题。而当风机转速超过r/min后，传热热阻下降比较平缓，转速增加只能改善与空气的导热传热，散热效果降低。芯片级液冷是未来发展趋势。服务器2U空间下，W大约是风冷解热极限；4U以上风冷可以解到-W；AI芯片TDP普遍超过W，大多使用4-8U。根据CNKI，芯片的平均热流密度将达到W／cm2，局部热点热流密度将会超过0W／cm2，传统风冷散热已经达到极限。而芯片温度的控制对于稳定持续工作尤为重要，最高温度不能超过85℃，温度过高会导致芯片损坏，在70—80℃内，单个电子元件的温度每升高10℃，系统可靠性降低50％，因此在功率提升的背景下，散热系统将向芯片级液冷升级。

风冷达到功率上限后性价比下降，液体吸热能力更强。根据《-年度中国数据中心基础设施产品市场总报告》，年我国单机柜功率在10kW以上的数据中心市场规模增速超过10%，其中30kW以上增速达31%。据预测，年全球数据中心平均功率提升至25kW。TGG认为每机柜15-25kW的功率密度作为“未使用背板换热器等其他制冷设备”的风冷解决方案的上限，当前自然风冷的数据中心单机柜密度一般只支持8-10kW，冷热风道隔离的微模块加水冷空调水平制冷在机柜功率超过15kW后性价比大幅下降。在同样单位体积下，液体吸收热量的能力更高。因此液冷技术能够更高效地散热，以及让芯片能够更高效地工作。

1.2液冷降低能耗压力，满足数据中心能耗要求

随着相关政策的制定、建设布局政策出台，节能减排、高质量发展成为共识。作为散热厂家主要

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