【四海读报】20260227–AI集群互连散热专题报告:散热需求向互连系统延伸,连接器散热成为重要补充

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1. 一段话总结

东莞证券2026年AI集群互连散热专题报告指出,AI算力需求指数级爆发推动集群功耗飙升(英伟达GPU TDP从H100的700W升至VR200 NVL44 CPX的3700W),叠加数据中心PUE政策趋严(新建大型数据中心要求≤1.3),散热边界从芯片向互连系统(高速连接器、光模块等)延伸;连接器散热成为关键环节,热源包括焦耳热、接触电阻热及临近热源传导,技术从被动散热(结构优化+材料升级)走向主动管理(接触式冷板+集成式液冷),重点应用于高速I/O、电源、高速背板三大场景,建议关注英维克、瑞可达、中航光电等标的,风险提示原材料涨价、技术迭代等。


2. 思维导图(mindmap脑图)

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3. 详细总结

一、核心驱动:算力飙升+政策趋严,散热需求升级

1. 算力与功耗爆发式增长

  • 大模型迭代:全球大模型加速更新(OpenAI GPT-5.1、谷歌Gemini 3 Pro等),AI迈向L3智能体时代,2025-2030年全球AI智能体市场CAGR达46.3%(78.4亿美元→526.2亿美元);
  • 算力规模:2023年全球算力总规模1397 EFlops(同比+54%),智能算力占比62.6%,2030年预计超16 ZFlops(智能算力占比超90%);
  • 芯片功耗:英伟达GPU TDP持续突破,成为AI集群功耗核心来源:
英伟达GPU型号 单芯片热设计功耗(TDP)
H100/H200 700W
B200 1000W
GB200 1200W
Vera Rubin(VR200) 2300W
VR200 NVL44 CPX 3700W
  • 机柜密度:主流IT机柜功率密度从6-8kW/柜升至12-15kW/柜,超算/智算中心超30kW/柜,2025年全球单机柜平均功率达25kW(超风冷天花板20kW)。

2. 数据中心PUE政策趋严

  • 政策核心要求:国家层面要求2025年新建大型/超大型数据中心PUE≤1.3,国家枢纽节点≤1.25;地方层面更严格(宁夏≤1.2、上海新建智算中心≤1.25);
  • 政策导向:鼓励液冷系统部署,上海要求2025年智算中心液冷机柜占比超50%,推动散热技术从风冷向液冷升级。

二、散热边界拓展:从芯片到互连系统

1. 传统散热局限与新场景崛起

  • 传统模式:聚焦CPU/GPU芯片散热,热量向下传导至散热器底座;

  • 互连系统成为新热源:高速连接器、光模块、互连线缆等发热量占比快速提升,核心原因:

    • 速率提升:SerDes速率从56Gbps向224Gbps/448Gbps演进,单通道功耗激增,SerDes在交换芯片中功耗占比从15%升至40%;
    • 光模块功耗:800G光模块功耗30W(100G仅2.5W),叶脊架构下光模块用量为传统架构的10-30倍,整体功耗占整机40%以上;
    • 高密度集成:光模块、NVMe SSD等焊接/卡载在主板,散热空间被压缩,形成高温热斑,引发系统失控风险。

2. 互连系统散热核心痛点

  • 气流通道压缩:高密度机柜布线导致气流横截面缩减至传统一半以下,自然通风效率骤降;
  • 热阻增加:热管等传统散热路径被压扁,铜缆趋肤效应加剧发热;
  • 空间挤压:光模块/电接口体积增大15%-30%,占用柜内空间并挤压气流通道,常规空冷无法穿透。

三、连接器散热:技术路线与核心场景

1. 连接器热源类型

热源类型 核心驱动因素 典型场景 占比趋势
焦耳热 大电流、高速信号传输 电源连接器、224G高速连接器 持续上升
接触电阻热 接触界面特性、老化 所有可分离连接器 随老化上升
临近热源传导 芯片/DSP功耗激增 光模块连接器、CPU周边连接器 快速上升

2. 散热技术路线:从被动到主动

(1)被动散热:结构优化+材料升级

  • 核心逻辑:降低产热、优化导热路径,不依赖外部能量;

  • 关键措施:

    • 结构优化:提升插针性能,优化接触压力与接触面积,降低接触电阻;
    • 材料升级:采用铜合金、银镀层等高导电材料,PT-610、PEEK等耐高温绝缘材料;电缆芯线填充氮化铝掺杂硅胶,温升降低26.97%。

(2)主动散热:接触式冷板+集成式液冷

  • 接触式冷板:连接器贴合冷板,通过导热垫将热量传导至冷板,由冷却液带走,泰科散热桥技术热传导能力提升2倍;
  • 集成式液冷:冷却液直接流经连接器/端子内部,源头降温,代表技术为内冷却端子、光模块直接液冷;
  • 行业案例:泰科液冷母线解决方案单机架供电750千瓦,中航光电GF3D系列高速背板连接器支持112G/224G速率,绝缘电阻满足严苛要求。

3. 三大核心应用场景

场景类型 典型产品 核心挑战 解决方案
高速I/O连接器 1.6T光模块笼子连接器 光模块功耗突破20W,热量传导影响信号完整性 连接器侧主动液冷,承担热传导通道角色
电源连接器 GPU供电连接器、机柜电源连接器 载流200A-500A,焦耳热平方级增长,热失控风险 高导电材料+接触式冷板,优化接触电阻
高速背板连接器 112G/224G高速背板连接器 高速信号焦耳热、多通道热耦合、气流受限 PCB散热设计(散热过孔/埋铜块)+结构优化

四、重点标的与风险提示

1. 重点标的核心优势

公司名称 股票代码 核心业务与优势 2025年前三季度业绩表现
英维克 002837 液冷全链条布局(冷板、快速接头、CDU等),进入英伟达MGX生态 营收40.26亿元(+40.19%),归母净利润3.99亿元(+13.13%)
瑞可达 688800 高速互连+冷却连接解决方案,覆盖400G/800G/1.6T产品 营收23.21亿元(+46.04%),归母净利润2.33亿元(+119.89%)
中航光电 002179 GF3D系列高速背板连接器(支持224G速率),军民两用 营收158.38亿元(+12.36%),归母净利润17.37亿元

2. 风险提示

  • 原材料价格上涨风险:芯片、贵金属等原材料短缺或涨价导致成本上升;
  • 技术迭代风险:AI技术突破可能引发硬件需求替代,冲击现有散热方案;
  • 行业竞争加剧风险:市场准入门槛升高,品牌化与定制化竞争加剧;
  • 核心技术人员流失风险:连接器散热研发依赖核心人员,流失影响研发进程;
  • PUE政策变动风险:政策放宽可能放缓液冷渗透速度。

4. 关键问题

问题1(需求逻辑):AI集群互连散热需求爆发的核心驱动因素是什么?互连系统为何成为新的散热重点?

答案

  1. 核心驱动因素:① 算力需求爆发:大模型迭代与AI智能体落地推动智能算力规模快速增长,2030年全球算力将超16 ZFlops,芯片功耗持续突破(英伟达VR200 TDP达2300W);② 机柜密度提升:2025年全球单机柜平均功率达25kW,超风冷散热天花板20kW;③ 政策约束:国家及地方对数据中心PUE要求趋严(新建≤1.3),鼓励液冷部署。
  2. 互连系统成为散热重点的原因:① 速率升级:SerDes速率向224Gbps/448Gbps演进,单通道功耗激增,SerDes在交换芯片中功耗占比从15%升至40%;② 光模块功耗与用量双增:800G光模块功耗30W(100G仅2.5W),叶脊架构下用量为传统架构的10-30倍,整体功耗占整机40%以上;③ 高密度集成:光模块、NVMe SSD等焊接/卡载在主板,散热空间被压缩,形成高温热斑,常规散热方案失效。

问题2(技术路线):连接器散热的核心技术路线有哪些?不同路线的适用场景与优势是什么?

答案

  1. 核心技术路线分为被动散热与主动散热两大类,具体差异:

    技术路线 核心措施 适用场景 核心优势
    被动散热 结构优化(提升插针性能)+材料升级(铜合金/银镀层) 中低功率连接器、对成本敏感场景 无需外部能量,成本低,维护简单
    主动散热-接触式冷板 连接器贴合冷板,导热垫传导热量至冷却液 中高功率场景(800G光模块、GPU供电) 散热效率高于被动散热,适配多数互连场景
    主动散热-集成式液冷 冷却液直接流经连接器/端子内部 超高功率场景(224G连接器、大型机柜电源) 源头降温,散热效率最高,适配200A以上大电流
  2. 技术演进趋势:随着功率密度提升,主动散热占比持续上升,特别是液冷技术,已成为超20kW机柜的必选方案,上海等地方政策要求2025年智算中心液冷机柜占比超50%。

问题3(投资逻辑):AI集群互连散热领域的投资主线是什么?重点标的的核心竞争力体现在哪里?

答案

  1. 核心投资主线:围绕“液冷技术落地+互连散热升级”,聚焦三大方向:① 液冷全链条厂商(覆盖冷板、快速接头、CDU等);② 高速互连+冷却连接解决方案提供商;③ 高可靠连接器标的(适配112G/224G速率与液冷场景)。
  2. 重点标的核心竞争力:① 英维克:国内温控龙头,液冷全链条布局(冷板、快速接头、CDU等),进入英伟达MGX生态,客户覆盖腾讯、阿里等头部企业;② 瑞可达:高速互连产品全覆盖(400G/800G/1.6T),提供冷却连接解决方案(UQD产品),2025年前三季度净利润同比增长119.89%;③ 中航光电:GF3D系列高速背板连接器支持224G速率,具备高绝缘电阻与耐电压特性,军民两用布局,技术壁垒高。

 

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