东吴证券液冷行业深度报告指出,AI芯片功率不断提升是液冷需求增长的根本驱动力。英伟达H100 TDP约700W,B200增至1000W,B300达1200W,机柜功率从当前GB200 NVL72的约120kW向未来1000kW+演进。当机架密度超过40kW时风冷失效,液冷成为必选。本文基于东吴证券研报,深入分析AI芯片功耗演进与液冷需求的关系。
AI芯片功耗持续攀升,液冷从“可选”变“必选”
英伟达GPU功耗呈现持续攀升趋势。H100 TDP约700W,B200增至1000W(HGX)/1200W(GB NVL),B300达1200W(GB NVL)。机柜层面,GB200 NVL72功耗约120kW,远超市售风冷机柜的散热能力上限。当机架密度超过40kW时,风冷系统失去有效性,必须采用液冷散热。
芯片制程演进放缓导致功耗持续上升。随着GPU制程从5nm向3nm推进,性能提升的同时功耗增长更为显著。未来Rubin系列芯片功耗将进一步突破,机柜功耗将提升至1000kW以上,必须采用浸没式液冷才能解决散热问题。液冷已成为AI算力基础设施的必选项而非可选项。
芯片制程演进放缓导致功耗持续上升。随着GPU制程从5nm向3nm推进,性能提升的同时功耗增长更为显著。未来Rubin系列芯片功耗将进一步突破,机柜功耗将提升至1000kW以上,必须采用浸没式液冷才能解决散热问题。液冷已成为AI算力基础设施的必选项而非可选项。
机柜功率密度与液冷技术路线选择
机柜功率密度决定液冷技术路线。根据东吴证券梳理,机架功率在20-40kW区间可采用风冷+液冷混合方案;40-100kW区间单相冷板式液冷为主流;100-250kW区间两相冷板式液冷或单相浸没式液冷适用;250kW以上必须采用两相浸没式或混合液冷。
英伟达B系列(130-250kW)当前主要采用单相冷板式液冷,正在测试两相冷板式液冷技术。Rubin系列(1000kW+)将推动浸没式液冷大规模应用。液冷技术路线随功率密度演进而升级,从冷板到浸没再到混合液冷,技术壁垒和价值量同步提升。
英伟达B系列(130-250kW)当前主要采用单相冷板式液冷,正在测试两相冷板式液冷技术。Rubin系列(1000kW+)将推动浸没式液冷大规模应用。液冷技术路线随功率密度演进而升级,从冷板到浸没再到混合液冷,技术壁垒和价值量同步提升。
全球AI数据中心功耗扩张,液冷市场同步扩容
全球新增AI数据中心总功耗从2023年1.66GW增至2028年56.87GW,CAGR超100%。液冷渗透率从当前不足10%提升至2028年80%以上。冷板式液冷在2025-2027年率先放量,浸没式液冷在2027-2028年爆发。
液冷市场空间与AI数据中心功耗扩张正相关。2028年全球液冷市场规模(冷板+浸没)有望突破2000亿元,中国市场约729亿元。液冷已成为AI算力基础设施投资中不可或缺的方向。
液冷市场空间与AI数据中心功耗扩张正相关。2028年全球液冷市场规模(冷板+浸没)有望突破2000亿元,中国市场约729亿元。液冷已成为AI算力基础设施投资中不可或缺的方向。
从GB300到Rubin——液冷技术升级路径
GB300(B210)预计2025年Q3量产,采用CoWoS-L封装,HBM升级至288GB(12Hi),功耗1200W。GB300 NVL72机柜功耗约130-150kW,继续采用单相冷板式液冷为主。
Rubin系列预计2027-2028年推出,将采用浸没式液冷技术。Rubin将采用HBM4,8Hi/12Hi配置,功耗和性能进一步提升。从GB300到Rubin,液冷技术从冷板式向浸没式升级,冷却液从水基向氟化液切换,单kW价值量从约7元/W提升至约7-9元/W。
Rubin系列预计2027-2028年推出,将采用浸没式液冷技术。Rubin将采用HBM4,8Hi/12Hi配置,功耗和性能进一步提升。从GB300到Rubin,液冷技术从冷板式向浸没式升级,冷却液从水基向氟化液切换,单kW价值量从约7元/W提升至约7-9元/W。
| GPU型号 | TDP(W) | 机柜功耗 | 液冷技术路线 |
|---|---|---|---|
| H100 | 700 | — | 风冷/液冷可选 |
| B200 | 1000/1200 | ~120kW(GB200 NVL72) | 单相冷板式液冷 |
| B300 | 1200 | ~150kW | 单相冷板式液冷/两相冷板 |
| Rubin | 待定 | 1000kW+ | 浸没式液冷/混合液冷 |
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