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AI算力狂飙之后，热管理正在成为下一条基础设施主线

AI算力扩张带来的，不只是芯片需求增加，更是单位空间热流密度的急剧上升。

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深度观察

IEA数据显示，全球数据中心用电量预计由2024年的约415 TWh，增长至2030年基准情景下的约945 TWh；数据中心占全球用电的比例，也将从约1.5%上升至接近3%。其中，主要由AI采用推动的加速服务器用电量，预计年均增长约30%。

与此同时，散热与环境控制系统占数据中心总用电的比例，在高效超大规模机房约为7%，在效率较低的企业数据中心则可能超过30%。

相关数据来源：IEA《Energy and AI》 ↗

热管理需求加速，背后有四个核心驱动：

1. 单芯片功耗持续提高。GPU、ASIC和HBM高度集成后，热流密度的提升速度远高于机柜空间扩张速度。 2. 计算系统从服务器走向整机柜。高速互联要求GPU集中部署，无法简单依靠拉开服务器距离来解决散热问题。 3. 推理算力成为长期负载。训练往往是阶段性高负载，而大模型推理会产生更持续、更稳定的热量。 4. 电力和水资源成为选址约束。降低PUE、减少冷机和风扇用电、降低蒸发用水，直接关系到数据中心能否获得建设许可和电力容量。

NVIDIA披露，传统机柜通常约为20 kW，而现代高密度设施已经可以超过135 kW。GB200和GB300 NVL72属于约120 kW级的液冷机柜。

需要注意的是，厂商公布的节水、节能倍数通常基于特定比较条件，不能直接外推到所有数据中心。

相关资料：NVIDIA液冷说明 ↗

Google则已经提出支持未来1 MW级IT机柜的供电和液冷架构。热管理的设计边界，正在从百千瓦级机柜向兆瓦级机柜推进。

相关资料：Google Cloud与OCP项目 ↗

传统风冷技术成熟、运维简单，仍适合通用CPU机房和低密度机柜。但当单机柜功率进入百千瓦级，风量、噪声、风扇功耗和制冷能耗都会迅速上升。

因此，风冷不会消失，却会逐步退出高密度AI计算区的核心位置。

后门换热器对服务器本体改动较小，适合存量机房改造和中等密度机柜。但其散热上限和效率通常低于直接液冷，更像是从传统风冷向液冷迁移的过渡方案。

冷板式直接液冷，也称D2C液冷，通过冷板直接吸收CPU、GPU等核心器件的热量，再由冷却液把热量带到CDU和设施侧水系统。

它的优势在于：

它的挑战则包括快接头可靠性、漏液监测、流阻控制、冷却液水质、防腐蚀和现场运维。

两相冷板利用冷媒相变吸热，适合更高热流密度，但系统压力、材料兼容性和长期可靠性更加复杂。

浸没液冷可以去除大量服务器风扇，并支持较高散热密度，但会改变服务器结构、维护方式和部件认证体系。短期内，它更可能用于特定HPC、边缘计算和定制数据中心，而不是全面取代冷板液冷。

OCP已经把液冷生态划分为冷板、CDU、浸没、后门换热和设施侧基础设施等板块，表明行业正在走向接口标准化和系统工程化。

相关资料：OCP Cooling Environments ↗

液冷不是某一个散热零件，而是一套完整的热传递闭环：

冷板需要同时满足高换热效率、低压降、均匀流量和长期防腐。随着GPU功耗提升，冷板设计开始从单一芯片扩展到GPU、CPU、HBM、交换芯片和供电模块。

CDU通常集成泵、板式换热器、阀门、过滤器、传感器和控制软件，是液冷系统的控制中枢。其能力正在从数百千瓦向兆瓦级发展。

快接头单件价值不一定最高，但一旦失效，可能造成昂贵计算设备停机。因此，这一环节具有较长认证周期和较高可靠性壁垒。

泵和换热器决定长期运行效率，监控软件则负责实时追踪温度、压力、流量、水质和泄漏风险。未来，服务与软件收入的重要性会持续提高。

CoolIT已经推出2 MW级CDU，以及面向4,000 W级热设计功耗的冷板产品，反映出部件能力正随下一代AI芯片快速提高。

相关资料：CoolIT Systems ↗

行业整合也在加速。Schneider Electric以8.5亿美元收购Motivair 75%的控制权益，反映出传统电力和机房基础设施企业，正试图建立从配电到芯片冷却的全栈能力。

相关资料：Motivair交易公告 ↗

公开市场研究对数据中心液冷的统计口径差异较大。一些机构只统计CDU和冷板，另一些则把浸没系统、机房改造和服务收入也计算在内。

一个可供参考的口径是：全球数据中心液冷市场由2024年约53.8亿美元，增长至2030年约177.7亿美元，对应约21.6%的复合增速。其他研究给出的2030年预测，大多落在约150亿至200亿美元区间。

相关资料：市场预测摘要 ↗

不过，比总市场数字更重要的是三个结构性变化：

因此，行业增长来自液冷渗透率、机柜功率和单机柜价值量的三重乘数效应。

手机与服务器面临完全不同的约束：没有外部冷源，内部空间极其有限，还要同时兼顾厚度、重量、防水、续航、电池安全和握持温度。

均热板通过液体蒸发与冷凝，把SoC附近的热点快速扩散到更大面积。旗舰手机的竞争重点，已经从“有没有均热板”转向面积、厚度、形状、毛细结构和整机布局。

人工石墨和高导热石墨片擅长沿平面方向扩散热量，通常与均热板、金属中框共同使用。它们不会凭空消除热量，而是把集中热点摊开，降低局部温升和用户感知温度。

导热凝胶、导热垫和相变材料，用于填补芯片、屏蔽罩、均热板和中框之间的微小间隙。即使均热板面积很大，如果界面热阻过高，整体散热表现仍会受到限制。

手机会通过DVFS、任务调度、充电功率、屏幕亮度和射频功率共同控制温度。扩大均热板并不能代替芯片能效和软件调度优化。

主动风冷目前主要存在于游戏手机。它能够改善持续游戏性能，但受到噪声、厚度、防水和风扇寿命限制，短期内很难成为大众旗舰的主流。

端侧大模型、AI图像处理、高帧率游戏和高功率快充，可能形成多个热源同时工作的情况。未来手机热管理的重点包括：

三星Galaxy S25 Ultra已经明确采用更大的均热板和新的TIM材料，说明均热板扩容与界面材料升级正在成为旗舰机的标准组合。

相关资料：Samsung Galaxy S25 Ultra ↗

手机热管理市场具有出货量大、单机价值量较低、客户认证集中和价格竞争激烈等特点。真正的壁垒不是某一种材料的实验室导热率，而是超薄加工良率、材料一致性、批量可靠性和整机共同设计能力。

笔记本位于手机与服务器之间：空间比手机更大，但CPU和GPU整机功耗可以达到数百瓦，同时用户又非常在意风扇噪声、键盘温度和机身厚度。

目前，普通轻薄本以热管、单风扇或双风扇和鳍片为主；高端轻薄本逐步采用大面积均热板、超薄风扇和石墨扩散材料；游戏本和移动工作站则采用均热板或多热管、双风扇或三风扇，以及全宽散热鳍片。

高功率机型还会使用液态金属或高性能相变TIM。极少数旗舰产品开始探索封闭式微型液冷回路或外接液冷，但成本、重量和长期可靠性仍限制其普及。

2025年ROG Zephyrus G16的部分配置采用覆盖面积44%的均热板，并搭配液态金属、三风扇和优化风道；新一代风扇宣称气流提高11%。这反映出笔记本散热正在从单一热管，升级为多项技术共同协作的系统方案。

相关资料：ASUS 2025 Zephyrus公告 ↗

未来值得关注的方向包括：

1. 冷板液冷将成为AI服务器的主流增量方案。 2. CDU能力会由数百千瓦向兆瓦级发展，并从机架级向列级、机房级扩展。 3. 液冷覆盖范围会从CPU和GPU延伸至HBM、交换芯片、内存和供电模块。 4. 高温供水与无冷机设计增加，液冷将更多与干冷器结合，以降低用水。 5. 接口标准化会加速，但芯片、服务器OEM和云厂商仍会保留大量定制设计。 6. 两相冷却和浸没液冷继续发展，但短期内更可能作为补充方案。 7. 手机均热板将从旗舰向中高端下沉，并向更大面积、更薄和更复杂形状发展。 8. 笔记本均热板、液态金属和三风扇方案将向高性能轻薄本渗透。 9. 热管理软件会成为硬件能力的一部分，温控算法将直接影响持续算力。 10. 数据中心余热回收具备潜力，但仍取决于出水温度、周边热负荷和管网条件。

数据中心热管理，是当前确定性更高、价值量提升更明显的方向。其中最值得关注的，是冷板、CDU、快接头、泵阀、换热器、泄漏监测和整套机房工程能力。

手机与笔记本热管理同样处于升级周期，但更接近消费电子零部件逻辑：市场规模大、迭代速度快，同时面临降价、客户集中和产品认证压力。它们的机会主要来自大面积超薄均热板、高性能石墨材料、先进TIM，以及软硬件协同热管理，而不是传统散热零件的简单放量。

从AI机房到掌上设备，热管理正在决定一件越来越重要的事：芯片能够跑多快只是上限，能够稳定跑多久，才是真正可以交付的算力。