最近幾個月來，中國臺灣股市最火熱的新聞事件之一就是AI及散熱，包括主要散熱概念股幾乎全數大漲，尤其是與液冷散熱相關的部分上市公司呈現數倍上漲。鑒于中國臺灣是全球數據中心服務器最大產地以及散熱模組產業發展相對成熟，這一事件或成行業發展風向標。
資本市場走俏背后，是散熱技術愈發成為制約芯片等電子產品性能升級的阿喀琉斯之踵。
在行業人士看來，人工智能的競爭追根究底是算力競爭，而高算力芯片的一個主要瓶頸就是散熱能力，未來幾年AI行業中可能會出現算力被散熱“卡脖子”的情況。此外，鑒于散熱模組行業供給則和需求側的矛盾不斷加劇，散熱甚至已經成為電子信息領域發展的最大痛點，亟待業界攜力攻堅。
與此同時，隨著散熱需求越來越高、功耗瓦數不斷增大和單價持續增長，散熱模組市場以快速壯大之態勢，成為前景廣闊的藍海產業。而當散熱大戰逐步進入千瓦功耗時代，一場洗牌大變局或不可避免，原有市場格局將受到前所未有的沖擊，一些創新公司或新興技術有望走向舞臺中央，其中破局之道就在于通過創造性、顛覆性的技術探尋出最優解決方案。
算力時代 熱成“禍首”
毋庸置疑，隨著芯片效能越來越高以及大算力時代到來，芯片散熱技術正變得越發重要。
中科創星董事總經理盧小保對集微網表示，散熱已經成為電子信息領域發展的最大痛點，沒有之一。“當前，海量數據正推動對芯片面積和數量需求的迸發式增長，同時芯片工藝微縮產生的功耗也在持續增加，這進一步加劇了行業供給側和需求側的差距與矛盾。在這一行業局勢下，散熱技術已變得至關重要，比如現在數據中心的關鍵痛點就是耗電和散熱。”
在ChatGPT掀起全球AI熱潮后，數據中心的耗電量還將大幅增加，因為其中涉及的各種CPU、GPU、存儲芯片、AI芯片、交換機芯片和光模塊等功耗都非常大，需要把它們產生的熱量傳導出去，否則芯片就會燒壞。盧小保還指出，“有超過55%的芯片失效都是來源于熱傳不出去或溫度升高而引起，而且芯片在70度以上，溫度每升高10度其可靠性就會降低50%。”
在諸多細分領域，散熱技術的重要性不言而喻。芯瑞微創始人、董事長兼CEO郭茹進一步稱，在芯片的有限體積內，如何將高集成、高能量密度產生的熱值和熱效應準確計算并順利排出，已經成為多源異構芯片3D封裝中最具挑戰的問題。因為其間一旦對熱的分析不到位，在影響上小則引發系統失效，大則會導致整個系統燒掉。
由于熱源眾多且分布不均勻，散熱或熱管理可謂是一個非常復雜的系統工程。正因如此，業界需要將相關熱管理、散熱技術快速提升，才能滿足芯片等電子信息產品的持續迭代升級。
在迅猛發展的AI、數據中心強需求刺激下，散熱模組技術的發展元年已經開啟，而且正從風冷技術轉向散熱能力更強的液冷技術方案。廣州力及熱管理科技（NeoGene Tech）創始人陳振賢表示，“半導體工藝一旦進入2nm，芯片的晶體管數量和算力自然會高倍數提升，但AI算力飚升的場景對超高功率芯片的解熱及散熱將持續帶來巨大挑戰。最終真正能確保高算力IC芯片發揮其設計極致功能的將是針對這些IC推出的超高功率解熱及散熱技術。”
他還稱，人工智能的競爭追根究底是算力競爭，而高算力芯片最終的瓶頸是“熱”。以往散熱產業只能算是芯片產業附庸，地位不高、競爭激烈。但ChatGPT的上線不僅推動了高算力芯片快速發展，勢必也將摧生頂尖的散熱技術公司。隨著高算力芯片的功率及功率密度急速攀升，擁有頂極散熱技術的廠商勢必將成為頭部算力公司不可或缺的親密合作伙伴。
千億藍海 且看中國
在行業發展格局方面，當前散熱技術已基本形成了完整的全球產業鏈，并顯現出勃勃生機。
盧小保分析概述稱，從傳統散熱器角度，中國臺灣地區的企業相對做得更好，整個產業已經發展到較高水平；在水冷板領域，北美企業相較更具優勢；在氟化液等新興散熱技術領域，日本企業因在材料方面具備優勢更具競爭力，但國內不少創新公司也已做得不錯。
就國內整體市場狀況而言，郭茹指出，國內散熱產業起步比較晚，相應熱分析的工業軟件更是尚在襁褓期，在“產學研用”等方面都未形成系統化、規模化的產業效應，比如應用側還沒有引起足夠重視，以及國內在通用化和標準化上的經驗積累和相關專家還不多。但在AI和數據中心推動下，這一短板問題也在逐漸改善和加強。
不過，陳振賢則對集微網表示，全世界90%以上的散熱模組廠都集中在國內，包括熱導管、均溫板、3D VC散熱模組等等，其中很多是中國臺灣地區的上市公司，但工廠基本都分布在大陸，可以說傳統的散熱模組產業已經比較成熟。他還提及，在高算力芯片的影響下，散熱行業從風冷轉向水冷的過程中會對原有格局造成一些沖擊。這是因為之前大大小小的散熱模組廠太多，受到沖擊再所難免。
另一方面，作為各行業剛需及痛點，散熱產業也顯示出廣闊市場前景，并愈發受資本認可。
鑒于散熱模組與AI高算力芯片是“連體嬰”，英偉達萬億市值美元效應連帶高算力散熱市場走俏。例如從今年2月開始，中國臺灣AVC和雙鴻(AURAS)的股價一路飆升，較4個月前均實現翻倍。而在這背后，作為全球最大散熱模組廠商，AVC是英偉達AI服務器系統DGX H100的風冷散熱系統供應商，雙鴻則是Supermicro服務器散熱系統的供應商。
在市場規模方面，盧小保分析稱，以對散熱比較剛需的服務器為例，當前全球服務器全年出貨量大概2000多萬臺，大致可以折算成每臺需要三個芯片散熱器。同時，假設300瓦（W）散熱模組成為行業主力以及每瓦對應一元多的成本，那么服務器市場的容量約為180億元。另外，手機、平板的VC散熱模組大概在1美金左右，PC里的熱管再加風扇約幾十元，更高端的技術方案可以達到兩三百元等，以及功率器件、激光器、大功率照明等場景中的散熱需求也很明確且巨大。
總體上，目前電子信息領域相關散熱市場規模超過千億元級別，這還不包括新能源汽車電池等散熱領域。盧小保展望道，“未來，隨著散熱需求越來越高，功耗瓦數不斷增大和技術含量增加帶來的每W單價持續增長，以及應用場景繼續增多，散熱技術市場規模將進一步快速增大。”
散熱大戰 催生變革
在高算力芯片功率不斷升高同時，半導體產業界自然也掀起了芯片散熱技術競賽，并紛紛拿出其“殺手锏”。
陳振賢指出，高算力芯片的散熱主要在于熱設計功耗（TDP），英特爾當前在售的CPU最高TDP值是350瓦，明年推出新CPU功率會達到500瓦，而AMD屆時推出的產品可能會達到600瓦。相比之下，英偉達目前的GPU H100的TDP設計規格已經達到700瓦，是業內最高功率的芯片。到了明年，單顆高性能AI芯片的熱設計功耗將會突破1000瓦。
“當單顆高算力芯片功率達到1000瓦時，現有散熱技術都將會被革命。未來，芯片大戰將要轉為散熱大戰。”陳振賢補充道，現在業界主要幾家散熱大廠都在開發采用風冷方案的3D VC散熱模組，加上風扇散熱能力可以達到六七百瓦，但弊端是體積太過龐大。比如目前英偉達DGX H100服務器搭載了8顆H100 GPU，采用3D VC散熱模組，服務器為4U尺寸。由于液冷方案可以把體積做小，英偉達已計劃將其升級成液冷方案。因此，對數據中心、高端運算而言，風冷3D VC散熱模組將只會是一個過渡性產品。
英偉達H100芯片
整體而言，業界如今比較普遍的散熱技術包括熱傳導、熱對流、熱輻射和相變散熱等。但隨著功耗持續增加，水冷板等新型散熱方式愈發受到重視，未來或將成為行業主流。進一步來看，由于散熱技術或熱管理是非常復雜的系統工程，以及在各個環節中都需要想辦法提升散熱能力和效率，未來散熱模組行業競爭也將充滿機遇和變化。
在發展趨勢方面，盧小保認為，散熱產業經過多年發展已經存在一些頭部公司，但在新的大變局時期，原有技術方案已不能滿足新的需求，而且原來的既得利益者或龍頭企業面臨的挑戰最大。在這種局勢下，一定會有很多新興技術脫穎而出，或者至少原來非主流的一些技術可能會成為新的主角，甚至原來完全不存在的技術未來也可能會成為主流。
雖然行業領先的公司會在新技術方面投入，但并不一定能維持其一線地位。陳振賢亦表示，“AI市場競賽才剛剛開始，后續則是路遙知馬力。一旦高算力芯片的TDP開始飚升，液冷技術市場很快就要面臨新的變革，而目前市場上的當紅炸子雞未必能笑到最后。”
盧小保進一步強調，“傳統的散熱技術是制造業，也沒有特別的技術含量。但現在的散熱瓶頸越來越多，亟待引入非常多新技術。未來幾年，散熱行業的發展是基于技術邏輯，需要技術創新型企業，而不是單單是局限于傳統的制造業技術。無論國內還是國外，都將誕生散熱技術創新型的企業，以及可能會有新的巨頭出現，或新技術成為行業主導。”
破局之道：創新“最優”
從芯片到器件到最終產品，可謂每一個層級都存在散熱需求，而且其中涉及不同的底層材料和技術路線等。但在“供需”矛盾不斷加劇下，散熱技術已經制約諸多產業鏈環節的升級發展。
盧小保表示，從散熱行業現狀來看，可能不單單是國內被“卡脖子”的問題，可以說整個行業都面臨技術轉型升級和換代的痛點。但目前還沒有出現特別成熟的技術可以去替換，距理想的解決方案還有一定距離。對于這一問題，需要業界在材料、散熱結構、設計和成本等各個點上努力做出自己的貢獻，而其中的關鍵在于要依靠一些創新性的技術和解決方案。
“如果只是在散熱工程技術上爭取改善，在原有方案上做一些微調或優化，那么進步升級的速度會比較慢，提供的散熱能力與高性能、高算力等需求之間的差距會越來越大。”盧小保強調，只有通過一些創造性、顛覆性的散熱技術，從根本上實現規模數量級或數倍的能力提升，才可能解決當前利用傳統技術所面臨的芯片性能散熱供需差距不斷擴大的問題。
盡管開發創新技術解決方案成為突破產業瓶頸的重要通路，但陳振賢指出，問題是創新并非那么容易，也不可能所有公司都能實現創新突破，最后市場只能接受少數幾家的解決方案，因此很有可能形成贏者通吃的局面。對其它散熱模組廠商而言，可以通過選擇制造代工等產業鏈環節和細分方案等模式尋找一些機會。
在散熱技術創新發展進程中，無論是芯片還是電子設備，產品的體積、設計成本、可靠性等方面都是企業繞不過去的門檻，這些也是散熱技術必須平衡解決的問題。針對各種散熱材料、技術以及應用場景，業界可以用不同的組合技術開發產品，從而找出現階段的模式最優解。
此外，郭茹對集微網表示，業界要抓住散熱技術發展的趨勢破局，就需要從以前的經驗式散熱技術轉變成以工業軟件建模、計算為指導并貫穿于熱設計的整體環節；從新結構、新材料兩個方向做技術突破，從而實現最優化的散熱設計。基于此，在各類新型技術的開發和利用過程中，才能讓高效、便捷、環保的散熱技術成為企業產品的高度競爭力以及“準入門檻”。
在當前產業環境下，散熱技術的自主可控、自立自強也變得尤為重要。郭茹稱，“在全球都在關注散熱技術的背景下，我們要怎樣實現自主可控的發展，如何能夠站在市場上站得住腳以及成為產業發展的重要支撐，確實是我們整個業界企業和相關人士都應該思考的一些問題。
