通信行业：AI散热赛道“创新+高景气+国产替代”，三重共振引领跃迁式增长

长城证券产业金融研究院分析师侯宾执业证书编号：S1070522080001买入（强于大市） 分析师姚久花执业证书编号：S1070523100001 分析师李心怡执业证书编号：S1070525120001 时间：2026年4月30日 核心观点核心观点 ◼AI推动算力基础设施进入建设快车道，高算力需求促使芯片功耗持续攀升，散热需求成为技术瓶颈。根据中商产业研究院数据显示，由于超大型云服务商布局提速与人工智能算力需求的持续爆发，2024年全球服务器出货量达到约1,600万台，预计2025年全球服务器出货量将达到1,630万台。根据信通院数据显示，2024年全球数据总产量达173.4ZB，预计2025年全球新增数据量将达到213.56ZB，到2029年将攀升至527.47ZB。芯片的三维集成技术在同等面积下将算力密度提升3-5倍，散热需求成为亟待突破的技术瓶颈。 ◼IC散热片仍作为主流选择，微通道液冷板渗透率目前较低。在三维集成的复杂架构下，单一散热方式难以独力解决热管理难题。当前以铜材为主的金属散热片仍为主要选择，铜的热导率高达385W/(m·K)，是金的1.3倍，更是陶瓷和硅的3倍以上。当GPU功耗迈入2kW+级别时，传统散热能力逐渐接近极限，微通道液冷板依靠技术优势能够有效缩短了传热路径。 ◼需求高增，国产算力发展推动散热片国产替代进程加快。全球集成散热器市场主要由日本、美国及中国台湾地区厂商占据主导。其中中国台湾地区为最大生产基地，2024年占全球约57%的市场份额。中国内地企业2024年合计占全球份额为4.98%，具备较大提升空间。目前全球头部企业健策精密正积极进行产能扩张，而大陆算力产业也正稳步扩张。随着AI芯片、先进封装对散热方案要求持续提升，散热赛道景气度进一步上行。国内散热企业依托本地化供应链与快速响应优势，在产品工艺上持续追赶，叠加下游客户供应链安全考量，高端散热器件国产替代进程显著加快，本土产业链有望迎来量价齐升的成长阶段。 ◼建议关注的标的：液冷散热：鸿日达、台湾健策（未覆盖）、淳中科技、英维克、中石科技、科创新源（未覆盖）、高澜股份（未覆盖）、申菱环境（未覆盖）；PCB：科翔股份、兴森科技、沪电股份、深南电路、崇达技术；金刚石散热：四方达（未覆盖）、沃尔德（未覆盖）；连接器：鼎通科技、瑞可达；线缆：新亚电子。 ◼风险提示：全球经济疲弱风险；全球算力需求波动风险；金属散热片原材料价格波动风险；技术发展不及预期。 算力功耗高增，全球散热需求加速释放 全球数据中心建设进入超级周期全球数据中心建设进入超级周期 随着全球AI产业的快速发展，数据中心作为核心基础设施也进入建设的快车道。根据JLL Research及热管理行家数据显示，由于超大型云服务商布局提速与人工智能算力需求的持续爆发，2025至2030年全球数据中心行业预计将新增98GW装机容量，五年内实现规模翻番，到2030年整体容量有望达到200GW。美洲地区目前是全球数据中心第一大市场，容量占比接近五成。亚太地区数据中心容量将由2025年的32GW增长至2030年的57GW，复合年增长率为12%。欧洲、中东和非洲地区数据中心复合年增长率预计为10%，增长主要得益于各国对AI基础设施的政策扶持，以及为满足数据隐私要求而兴起的主权AI云建设需求。根据中商产业研究院数据显示，2024年全球服务器出货量达到约1,600万台，其中通用服务器出货量为1,400万台，AI服务器出货量为200万台，并预计2025年全球服务器出货量将达到1,630万台。 算力规模持续高增，核心算力规模持续高增，核心器件及器件及散热系散热系统性能统性能要求不要求不断提高断提高 全球算力规模正保持持续高速增长。作为数字经济时代的关键生产要素与产业智能化转型的核心支撑，全球算力规模近年来始终维持快速增长趋势，数据总量亦同步大幅提升。根据中国信通院发布的《先进计算暨算力发展指数蓝皮书（2025年）》数据显示，2024年全球数据总产量达173.4ZB，同比增幅34%；信通院报告预计2025年全球新增数据量将达到213.56ZB，到2029年将攀升至527.47ZB，相较2025年实现规模翻番。在算力规模上，根据中国信通院测算，截至2025年6月，全球计算设备总算力规模为4495EFlops，同比大幅增长117%。其中，基础算力（FP32口径）规模为597EFlops；智能算力按FP32折算后规模达3846EFlops，占总算力比重高达85%，较上年提升13pct；超算算力经FP32折算后为52EFlops，同比增长63%。当前智能算力已占据绝对主导地位，预计未来五年全球算力规模将以超60%的增速持续扩张，到2030年全球算力总量将突破50ZFlops，其中智能算力占比将超过95%。 芯片封装方式从芯片封装方式从22..55DD朝朝3D3D集成演变集成演变 随着AI算力需求高涨，驱动训练侧和推理侧对芯片的要求持续提升，芯片封装方式也迎来升级演化。根据热管理官方公众号显示，三维集成技术突破了传统二维芯片“所有模块在同一平面排布”的局限，通过将不同功能的芯片（如计算核心、存储、I/O接口）在垂直方向堆叠，利用微米级TSV通孔和微凸点实现互联。这一架构在同等面积下可将算力密度提升3-5倍，数据传输距离缩短至原来的1/10，功耗降低20%-30%，也因此成为英伟达H100、AMD MI300等高端AI芯片普遍采用的设计方案。目前，全球Top 10智算中心中已有超过70%规划部署此类芯片，主要面向AI训练、智算服务器、自动驾驶等对高密度与低延迟有刚性需求的场景。 当前半导体封装正从2.5D封装向更先进的3D集成封装演进，但芯片堆叠也带来了热管理难题。多个高性能芯片在垂直方向叠加后，热量难以有效散出，形成局部“热墙”。芯片堆叠中最为隐蔽的区域容易出现温度超过150℃的局部热点，严重影响芯片的可靠性与性能，散热需求成为亟待突破的技术瓶颈。 芯片功耗持续攀升，散热问题亟待解决芯片功耗持续攀升，散热问题亟待解决 芯片散热技术的发展与半导体性能的迭代紧密相随。过去几十年中，摩尔定律驱动晶体管密度持续提升，产业链各方从材料到设计不断优化，使摩尔定律得以延续。然而长期聚焦逻辑密度也带来了日益严重的热管理问题。在当今SoC架构中，高温会减缓电信号传播、导致性能永久退化、加剧漏电流并增加能耗，最终削弱芯片能效—完成相同计算任务需消耗更多电能1。 芯片运作的热量产生来源主要有2： 1.开关功率（动态）源于晶体管在“开”与“关”状态切换时，对栅极电容进行充放电的过 程。每次将电荷“倾倒”至地面都会产生热量，其大小与电压的平方、工作频率以及活动因子成正比。2.短路功率（动态） 源于CMOS电路中互补晶体管（pMOS与nMOS）在状态切换瞬间不可避免 的“同时导通”现象。这为电流提供了一条从电源直通地面的瞬时路径，从而产生热量，其大小与短路电流、工作电压及开关频率相关。3.漏电功率（静态） 源于晶体管在处于“关断”状态时，因物理尺寸缩小导致阻挡电子流动 的材料变薄，从而产生的微小但持续的电流泄漏。这部分热量是恒定的，不受晶体管开关状态影响，且随着芯片制程微缩，其占比越来越成为热设计的关键挑战。 以以RRuubbiinnGGPPUU为例，单芯片功耗不断增加为例，单芯片功耗不断增加 为应对掩膜版尺寸的限制，Rubin GPU采用多芯片模块（MCM）方案，将至少四颗计算芯片封装在一起，逻辑上呈现为单颗GPU。该芯片基于台积电3nm级制程（N3P或N3），集成3360亿个晶体管。针对混合专家模型（MoE），Rubin重点优化了NVFP4（4位浮点）精度格式，配合自适应压缩技术，在推理和训练任务上分别实现最高5倍与3.5倍的性能提升（对比Blackwell架构）。 在功耗方面，为确保对AMD Instinct MI455X的竞争优势，Rubin GPU额定功耗从最初设计的1800W提升至2300W，多出的500W用于支撑更高的持续加速频率，并保障更多Tensor核心在高负载下稳定运行，从而在数据中心级部署中提供可预期的吞吐性能。但这也使得冷板单位面积需要带走的热量（热流密度）已经从“散热问题”演变成了“物理挑战”。 主流散热方案由风冷、热管朝着液冷散热发展主流散热方案由风冷、热管朝着液冷散热发展 液冷凭借更高的比热容和导热系数，成为数据中心应对高功率芯片的主流选择。•冷板式液冷通过贴合芯片的微通道冷板实现 风冷作为最基础、应用最广泛的散热方式，其演进主要围绕散热器结构与风扇性能展开精细化改良。•在散热器端，通过采用叉指型、波纹型等 热管技术利用工质相变实现高效传热，其工作原理是：蒸发端工质受热汽化后迅速流向冷凝端释放潜热，冷凝液再通过毛细结构回流，形成循环传热回路，等效导热系数可达纯铜的数十倍。微热管可紧密贴合芯片表面，大幅缩短传热路径，而脉动热管凭借气液两相的周期性振荡，在高热流密度场景下展现出独特优势。 定点散热，热阻可低至0.08℃/W，能带走系统95%以上的热量，是目前应用最广泛的过渡方案；•两相流冷却利用工质相变潜热，可应对高达1000W/cm²的极端热流密度；•浸没式液冷则将整个主板浸入绝缘冷却液中，热阻降至0.01℃/W量级，实现均匀散热。•在实际部署中，业界更倾向于采用混合策略——对CPU、GPU等高热点芯片使用冷板式液冷，对其他部件辅以浸没式或风冷，以兼顾散热效率与系统成本。 异形鳍片设计增加有效换热面积，并借助交错排列的布局方式强制气流形成湍流、破坏边界层，从而提升对流换热系数；•在风扇端，通过改进叶片气动外形、优化电机选型并引入PWM动态调速，使系统能够在相同转速下获得更高的风量与风压。经过系统级优化后，服务器风冷方案的风量可提升20%-30%，在低成本约束下持续为高功耗芯片提供基础散热保障。 金属散热片及微通道方案逐渐成为主流选择金属散热片及微通道方案逐渐成为主流选择 在三维集成的复杂架构下，单一散热方式难以独力解决热管理难题，由此衍生出多条并行的技术路径，分别从材料、结构、工艺与系统集成角度切入，形成互补。总体来看，这些路径可为：1）垂直传导路径利用TSV等既有结构实现纵向输热，但受限于硅材料的热阻特性；2）面向背部的散热路径延续传统二维芯片的散热逻辑，却在三维堆叠中因热路延长而面临效率瓶颈；3）集成式微流道液冷路径将冷却介质引入芯片内部，实现从源头消除热量积聚；4）晶圆级散热技术则在制造环节嵌入高导热材料或微型热扩散结构，从更大尺度上优化热分布。 ◼垂直传导路径在三维堆叠结构中，热量从中间或上层发热单元出发，沿硅衬底与贯穿硅通孔（TSV）向芯片底部传递，最终经封装基板散出。TSV虽以电互连为主 要功能，但其填充的金属（通常为铜）具备良好导热性，客观上充当了微观的“热通道”。但TSV的分布密度与尺寸受限，且金属与硅之间存在热膨胀系数差异，加之硅本身导热能力较弱，导致垂直方向热阻依然较高，制约了整体散热效率。 ◼面向背部的散热路径这是传统二维芯片中最成熟的散热方式：散热器直接贴合于芯片背部，热量向上传导至散热器后，借助风冷或液冷完成最终散失。然而，在三维集 成场景下，这一路径面临局限——只有最顶层的芯片背部能够与散热器直接接触，下层芯片产生的热量必须穿过上方硅层或经过TSV才能到达顶部散热界面，传导路径长、热阻叠加，极易在堆叠内部形成局部热点。 ◼集成式微流道液冷路径该方案被视为面向三维芯片的突破性散热技术，将微米级冷却流道直接集成在芯片内部或堆叠层之间，使冷却液精确流经高热源区域，实现“原位 取热”。典型实现方式是在硅中介层或专用散热结构中加工出微流道，通过外部泵驱动去离子水或特种工质循环流动，从而大幅缩短传热路径，直接从内部消除热量积聚。 ◼晶圆级散热技术该路径在晶圆层面直接构建高导热材料层或微型热扩散结构。常见手段包括沉积石墨烯、碳纳米管等超高导热材料作为均热层，或在晶圆上集成微 型热管、均温板等被动传热元件。该技