3D打印行業(yè)分析：響應AI芯片散熱革命，3D打印液冷板前景廣闊.pdf

3D打印行業(yè)分析：響應AI芯片散熱革命，3D打印液冷板前景廣闊。冷板式液冷有望成為數(shù)據(jù)中心主流散熱方案：從歷史數(shù)據(jù)看，僅冷卻一項可占到數(shù)據(jù)中心電耗的 40%，隨著 GPU 熱設 計功耗的不斷提升，傳統(tǒng)風冷散熱開始面臨瓶頸，而液冷的散熱效率遠高于風冷，尤其是采用微通道液冷天花板更高， 根據(jù)英偉達數(shù)據(jù)，通過部署液體冷卻的 GB200 NVL72 系統(tǒng)，一個 50 兆瓦的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心每年可節(jié)省超過 400 萬 美元。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，液冷市場需求有望迎來爆發(fā)。其中冷板式液冷是應用最廣的液冷方式，作為一種間接液 冷方式通過裝有液體的銅/鋁導熱金屬構成的封閉腔體來進行導熱，由于服務器芯片等發(fā)熱器件不用直接接觸液體， 所以該系統(tǒng)不需對整套機房設備進行重新改造設計，可操作性更強，因此冷板式液冷成熟度最高、應用最廣泛。

3D 打印有望成為液冷板制造最優(yōu)技術路線：

3D 打印具備傳統(tǒng)機加工沒有的制造優(yōu)勢，尤其適合液冷板制造：液冷板常見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。3D 打印首先解放了流道設計限制，流道設計 可以通過拓撲優(yōu)化、仿生設計復雜化以改善散熱性能，而 3D 打印加工由于是分層制造其加工時間、成本對結構設計 變化不敏感，反之 CNC/鏟齒加工在這方面受到加大的限制；同時傳統(tǒng)液冷板主要通過釬焊、擴散焊等工藝完成焊接， 其結構強度、連接處熱阻弱于 3D 打印的一體化成型。

微通道液冷板成為新趨勢，3D 打印優(yōu)勢進一步放大：根據(jù)錦富技術信息，其開發(fā)的 0.08mm 微通道液冷板已獲得某臺 灣客戶的訂單，已用于 B200 芯片的液冷散熱系統(tǒng)，針對下一代 B300 芯片的適配方案也已完成多輪送樣測試，反饋良 好，進入生產準備階段，通過微通道技術進一步增強散熱性能大勢所趨。一般將當量直徑低于 1mm 的散熱器定義為微 通道散熱器，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），傳統(tǒng)鏟齒、微銑 削、微電火花加工、微沖壓等制造工藝均存在較大限制，受到材料厚度和幾何結構復雜程度的限制，難以加工出深寬 比大和結構復雜的溝槽，3D 打印的加工優(yōu)勢將進一步放大，并且可避免焊接過程導致微通道結構尺寸改變的問題。目 前產業(yè)主要通過鏟齒工藝進行加工，后續(xù)或向 3D 打印技術過渡。

銅材料打印較難但可突破，產業(yè)已有 3D 打印液冷板產品落地：銅由于對場景 3D 打印設備所使用的紅光波段有較高的 反射率難以加工，但產業(yè)已有采用綠光激光器、藍光激光器的設備方案，可以顯著降低銅的反射率。目前 CoolestDC 基于于 EOS DMLS 技術和高密度 EOS Copper CuCP 工藝開發(fā)一體式冷板，可承受 6bar 以上水壓讓 GPU 工作溫度降低近 50%；Fabric8Labs 采用獨特的電化學增材制造（ECAM）技術打印高精度冷板，可實現(xiàn)對芯片熱點區(qū)域的精準冷卻，性 能顯著高于采用鏟齒工藝的微通道冷板；希禾增材通過綠光 3D 打印技術實現(xiàn)微通道液冷板制造，打印件最小壁厚可 達 0.05mm，致密度超過 99.8%。整體來看，3D 打印液冷板產業(yè)化落地是大勢所趨。