根据中国信息通信研究院数据,2024 年我国智算中心液冷市场规模达到 184 亿元,同比增长 66%,2029 年预计进一步达到 1300 亿元,液冷市场需求有望迎来爆发。其中冷板式液冷是应用最广的液冷方式,作为一种间接液冷方式通过装有液体的铜/铝导热金属构成的封闭腔体来进行导热,由于服务器芯片等发热器件不用直接接触液体,所以该系统不需对整套机房设备进行重新改造设计,可操作性更强,因此冷板式液冷成熟度最高、应用最广泛。

3D打印高导热铜散热器,来自华阳新材

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3D打印有望成为液冷板最优制造技术路线

3D 打印技术又称为增材制造(Additive Manufacture,AM)技术,在航空航天、医疗、工业等领域具有广阔发展前景。3D 打印技术从模型开始,将 3D 模型进行“切片”使其成为多个可以理解为 2D 平面的薄层,再通过类似喷墨打印机的方式进行逐层的打印与堆叠,从而通过逐层控制材料在 3D 空间的位置和黏合力来制造物体。

图 3D打印粉末到成品工艺流程,来自倍丰智能 

3D 打印在可加工材料、加工精度、表面粗糙度等方面与传统精密加工还存在差距,但与此同时也具有不可替代的巨大优势:

  • 缩短产品研发与迭代周期。3D 打印由模型直接成型,可以极大的降低产品研制周期,节约昂贵的模具费用,提高产品研发迭代速度。

  • 一体化高效成型复杂结构。3D 打印原理为用二维截面叠加制造三维几何体,可制造传统精密加工难以制造的复杂结构件,保持产品质量的同时提高良率。同时可以通过重新设计优化复杂部件结构使其变为简单结构,大幅降低重量。

  • 高材料利用率。与传统精密加工技术相比,金属 3D 打印技术可节约大量材料,特别是对较为昂贵的金属材料而言,可节约较大的成本。

  • 实现优良力学性能。以金属 3D 打印为例,其成型后内部冶金质量均匀致密,无其他冶金缺陷,同时材料内部组织为细小亚结构,成型零件可在不损失塑性的情况下使强度得到较大提高。

3D打印液冷板,来自美光速造

3D打印极致设计自由、一体化成型特点尤其适合液冷板制造

液冷板通过与发热元件接触实现换热,一般由冷板基板、流道盖板、流体通道构成。3D 打印首先解放了流道设计限制,持续提升散热性能。对液冷板性能影响最大的是液冷板的流道设计,需要考虑冷板上总的热负载、单个器件的热耗密度、系统提供的冷却液流量、要求的器件表面温度和冷却液入口温度等。例如将直线流道通过拓扑优化改为类似植物叶脉状的流道能够显著提升散热性能。

图 主流金属3D打印技术

1、 金属粉末材料供应商

3D打印用金属粉末除需具备良好的可塑性外,还必须满足粉末纯度高、粉末粒径细小、粒度分布窄、球形度高、流动性好和松装密度高等要求。目前大多数3D打印机使用的金属粉末包括不锈钢、铝合金、钴铬合金、铜合金、钛合金和镍合金等。

2、 3D打印设备与后处理设备商

 3D打印设备(金属3D打印机如SLM、DMLS等、打印平台与供粉系统、成型缸与刮粉系统、激光系统与扫描振镜、惰性气体保护系统、控制系统与软件)

 热处理设备(退火炉、热等静压设备、时效热处理炉等)

 机加工与精加工设备(CNC机加工、线切割机、自动抛光设备、自动去支撑设备、自动清洗设备等)

 检测与质量控制设备(三维扫描仪、金相显微镜、X射线检测设备、气密性检测仪、导热性能测试设备

 辅助系统与软件(MES系统、通用供粉管道系统、工艺流转衔接系统、设备自动化接口等)

3、 成品与应用

3D打印服务技术(定制化解决方案等)企业以及液冷等产业链上下游企业

 

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资料来源:艾邦算力资源平台综合整理

 

 

 
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液冷技术通过冷却液直接/间接接触热源,核心结构包括:
  • 热交换核心  :冷板(CPU/GPU专用)、CDU(冷量分配单元);
  • 循环网络  :Manifold分液器、EPDM/PTFE管路、快接头;
  • 动力与控制  :变频循环泵(如飞龙股份电子泵)、智能温控系统。
主流方案中,冷板式兼容现网改造(占存量市场80%),浸没式为超算首选(PUE逼近1.0)。 2025年AI服务器的产值超过4000亿美元,年增45%。随着英伟达从Hopper系列向Blackwell系列转换,整个AI服务器产值提升。预计今年AI服务器的市场占有率会从去年的66%突破到今年的70%以上;另外,液冷散热方案的渗透率也有望从去年的14%提升到今年的30%。 涉及的材料有:铜、铝、复合金属材料、金属焊接材料、不锈钢、氟塑料、橡胶材料、密封材料、特种工程塑料、导热散热材料,热界面材料等 按照部件来分有:冷却塔、管道、CDU 液冷换热单元CDU 液冷板、接头、歧管、主泵和辅泵、流量控制系统、过滤系统等 系统集成方面有:空调、机柜、传感器、电源、泄漏检测、控制单元等 按照产业链来区分有:互联网企业,云服务器企业,代工企业、各个零部件企业、材料企业等; 欢迎大家加入我们,共绘服务器液冷散热未来!
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作者 808, ab