散热材料行业深度报告(一):新材料:AIGC 与新能源驱动液冷散热景气上行.pdf

AIGC驱动高功率芯片爆发,全液冷散热成为主流。随着AIGC的爆发,高功率芯片的热流密度大幅增长,传统风冷散热逼近物理极限,液冷成为高功率芯片散热首选。英伟达Hopper芯片散热方案为液冷冷板(MCCP)/风冷。Blackwell芯片散热方案中,GB300芯片散热方案采用全液冷独立冷板。下一代Vera Rubin芯片采用全液冷散热。英伟达目前海外的散热供应商主要有奇宏、双鸿、Cooler Master、台达和维谛技术(Vertiv)等。冷板用量的大幅提升将带动上游原材料(如高纯铜、铝合金)、精密加工设备及密封材料的需求增长;中游制造商(如Cooler Master、Vertiv、英维克、高澜股份、申菱环境、同飞股份等)有望受益。
高功率数据中心主要采用单相液冷散热。当前数据中心AI机柜的功率从12kW向40kW、120kW、240kW上升,训练池功率达到130MW。数据中心热流密度大幅提升,风冷已无法满足其散热需求,数据中心主要采用液冷散热。目前,单相冷板式液冷在液冷数据中心的应用占比达90%以上,技术成熟度最高。冷板冷却液主要有乙二醇溶液、丙二醇溶液、去离子水等。根据中国移动、中国电信和中国联通联合发布的《电信运营商液冷技术白皮书-2023》,华为、曙光的冷却液以25%乙二醇溶液为主,浪潮信息、新华三的冷却液以25%丙二醇溶液为主。浪潮信息2024年在数据中心液冷基础设施全球市场销售额占比达5.5%,位列全球前五;同时,在单相冷板细分市场销售额占比高达17.5%,位列全球第一。去离子水具有良好的传热性能,超低电导率、制备工艺成熟,无毒安全,可作为冷却液备选之一。对比三种冷却液,乙二醇与汽车防冻液共用产业链,产业链成熟,成本较低,乙二醇相关制冷剂企业受益。
氟化物制冷剂竞争格局优化,国产替代空间大。3M退出全氟及多氟烷基物质冷剂业务后,目前国产替代分两大类型:第一是电子氟化液(液冷)替代,国内主要上市公司有巨化股份、新宙邦、东阳光、昊华科技等。第二是传统制冷剂(HFCs/HFOs)替代,主要上市公司有巨化股份、三美股份、永和股份等。巨化股份是国内最大制冷剂龙头,公司预计2025年实现归母净利润35.4-39.4亿元,同比增长80%-101%。第三代氟制冷剂(HFCs)继续实行生产配额管理,竞争格局持续优化,产业链龙头受益。
新能源汽车产销量的快速增长推动电池液冷板需求快速增长。根据纳百川招股说明书,2025年全球动力电池液冷板的市场规模将达到145亿元,其中国内市场规模将达到96亿元。储能电池的增长也推动了液冷需求。2025年我国储能电池热管理市场规模有望达到164亿元,其中液冷市场规模有望达到74亿元。纳百川、三花智控、银轮股份等国内领先的零部件企业有望受益。
投资建议:建议三条主线把握液冷投资机会。第一,把握英伟达BlackwellGB300芯片、英伟达下一代Vera Rubin芯片和新一代高功率智能手机带来的液冷散热机会。第二,推荐高功率数据中心采用液冷散热带来的投资机会。
第三,推荐新能源汽车动力电池和储能散热带来的液冷散热投资机会。

风险提示:高端芯片需求及量产不及预期的风险;新能源动力电池装机不及预期的风险;AI发展不及预期的风险。

(一)当前主流散热方案及不同供应商散热方案比较
主动散热中的液冷成为高功耗、高热密度器件散热主流选择。散热方式可分为主动散热和被动散热。被动散热依靠自然传导、辐射等方式散发热量,无需额外动力,适合低功耗场景;主动散热通过外部设备辅助散热,效率高,适用于高功耗、高热密度线路板。主动散热包括风冷、液冷等。常见的被动散热器件有金属散热片、热管、石墨膜和石墨烯膜、金刚石、VC 均热板等。当前主流散热方案以风冷、液冷(冷板/浸没/相变)、热管/均热板、相变材料为主,液冷已成为高算力场景的主流散热方式。不同散热类型具有不同的优势。风冷散热成本低、结构简单、无漏液风险,但散热效率低。液冷散热效(支持800kW+)、温控精准、噪音低、线缆轻,但成本高、有漏液风险、维护复杂。浸没式散热支持1000kw散热、防护性好,但成本高、维护困难、材料兼容风险。半导体热电制冷无振动、精准控温、结构紧凑,但能效比低、需配套散热、成本高。

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