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       随着人工智能的迅猛发展，大模型训练、AIGC 等高功耗应用不断涌现，对算力的需求呈爆发式增长。全球数据中心装机容量在 2024 年已达 54GW，预计到 2026 年底将增至 74GW，AI 训练与推理成为散热需求的主要驱动力。以 NVIDIA A100 SXM 芯片为例，单卡功耗达 400W，8 卡 AI 服务器仅 GPU 的热功耗就高达 3.2kW，而 H100 PCIe 5.0 芯片单卡功耗更是飙升至 700W。如此高的功耗，使得传统风冷散热面临严峻挑战，其通常仅能解决 15kW 以内的机柜制冷，已接近空气对流散热能力的极限。当芯片表面温度达到 70 - 80℃时，温度每增加 1℃，芯片可靠性就会下降 10%，设备故障超过 55% 与过热直接相关。因此，高效的散热技术成为保障 AI 算力持续提升的关键，散热革命迫在眉睫。

       01液冷技术：从可选到必选的变革
       1.1 技术路线多样，各有优劣液冷系统根据液体与硬件的接触方式，主要分为直接液冷和间接液冷。直接液冷中液体直接与硬件组件接触，散热效率更高，包括浸没式和喷淋式，其中浸没式又可细分为单相浸没式和相变浸没式。间接液冷则通过中介组件（如冷板）将热量传递给冷却液，一般指冷板式液冷，根据冷却介质是否相变，也有单相和两相之分。此外，还有混合液冷方式，如核心部件用液冷板散热，非核心部件采用风冷，或结合直接与间接液冷成一套系统。
       1.2 冷板式液冷：率先推广的成熟方案冷板式液冷技术工艺成熟，无需改变现有服务器形态，加工难度低且成本相对较低，其冷却功耗能够满足 AI 服务器需求，因此有望率先获得广泛推广。一套典型的冷板式液冷系统由冷板、热交换器、管路、泵、冷却液、控制系统等构成。越靠近热源的部件，技术和工艺难度越高，价值量也通常更高，像冷板和快接头这类需要根据型号和芯片定制且广泛应用的数据中心部件，整体价值量较大。同时，CDU 具备一次侧与二次侧的热交换能力，是液冷系统的关键器件之一，价值量同样较高。
       1.3 浸没式液冷：面向未来的高效之选浸没式液冷在高热通量处理、高密度扩展能力及低能耗等方面优势显著，正加速迈向商业化。其中，相变浸没液冷技术将设备完全浸没于低沸点、非导电冷却液中，热量迅速被吸收气化后冷凝回流，形成封闭循环，具备芯片级降温能力与出色的散热效率和稳定性。该技术已在多平台完成实测验证，兼容国产架构，PUE 稳定在 1.1 以下，能有效缓解能耗与空间压力，推动智算中心向模块化部署演进。当前超 40kW 机柜需液冷支撑，未来如 Rubin 架构功率将达 400kW，相变浸没液冷将成为核心技术。例如，曙光数创的相变浸没液冷方案已在 “东数西算” 多地试点，随着液冷服务器渗透率提升，预计 2030 年将突破 30%，其规模化落地将重构数据中心能效格局。
       1.4 市场空间广阔，增长势头强劲液冷市场空间可按增量和存量分为两类。增量空间由 AIGC 大模型训练带来，存量空间则源于传统通用算力为进一步降低 PUE 诉求而逐步提高液冷渗透率。经预测，2025 年液冷市场空间将超过 205 亿，其中 AI 服务器对应液冷的市场空间在 2025 年有望超 160 亿，通用服务器对应液冷的市场空间在 2025 年有望超 44 亿。随着 AI 应用的持续发展，液冷技术的市场需求将不断攀升，成为算力领域重要的细分赛道。

       02金刚石：半导体领域的璀璨新星
       2.1 性能卓越，被誉为终极半导体材料金刚石是已知热导率最高的材料，其热导率达硅（Si）的 13 倍、碳化硅（Sic）的 4 倍，铜和银的 4 - 5 倍，同时具备超宽禁带半导体的优异特质，被视为 “第四代半导体” 或 “半导体终极材料”。与 SiC 相比，钻石芯片成本可便宜 30%，所需材料面积仅为 SiC 芯片的 1/50，能减少 3 倍能量损耗，并将芯片体积缩小 4 倍。在半导体领域，“钻石冷却” 技术可使 GPU、CPU 计算能力提升 3 倍，温度降低 60%，能耗降低 40%，为数据中心节省数百万美元的冷却成本。
       2.2 应用场景广泛，潜力巨大金刚石散热方案在多个领域展现出广阔的应用潜力。在新能源汽车领域，超薄钻石纳米膜可助力电动汽车充电速度提升 5 倍，热负荷降低 10 倍，基于钻石技术的逆变器体积小 6 倍，性能更卓越。太空卫星领域，使用金刚石可使数据速率提升 5 - 10 倍，尺寸减小 50%，并在严酷的太空环境中表现更稳定。在无人机领域，金刚石吸收产生高密度激光束，解决续航问题，使无人机仅需 1 分钟就能充满电。此外，基于其独特物理特性，钻石还在量子计算、核处理等前沿领域打开了应用潜力。
       2.3 技术突破与产业发展半导体级金刚石晶圆的大尺寸制备是当前全球产业的核心技术瓶颈。在晶体生长环节，高温高压法（HPHT）难以实现均匀性控制，化学气相沉积（CVD）技术虽能提升纯度，但生长速率仅为 0.1 - 1mm / 天，导致量产成本居高不下。不过，2025 年中国企业黄河旋风取得突破性进展，其与厦门大学联合研发的 6 - 8 英寸超薄多晶金刚石晶圆热沉材料已实现量产，厚度 0.02 - 1mm，热导率达 1000 - 2200W/m・K，关键指标达到国际领先水平。该材料采用改进型 MPCVD 设备，通过优化微波等离子体参数，将晶体生长速率提升至 2mm / 天，同时引入原位激光检测系统实时监控缺陷。目前黄河旋风正与国内头部半导体封装企业合作，推动该材料在 5G 基站射频芯片、AI 算力芯片等领域的应用。国际巨头 Element Six 推出铜 - 金刚石复合材料解决方案，其 2025 年发布的 Cu - Diamond 产品采用纳米级铜镀层技术，热导率达 800W/m・K，可通过 3D 打印实现复杂形状定制，适用于高功率半导体器件的散热需求，已应用于英伟达 H200 GPU 的液冷模块，使芯片功耗密度提升 30%。

       03行业展望与投资机遇
       3.1 行业前景光明随着 AI 大时代的持续推进，液冷和金刚石技术作为解决算力瓶颈和提升芯片性能的关键，市场需求将不断增长。液冷技术将从目前的部分应用逐渐扩展到整个数据中心和 AI 设备领域，渗透率有望进一步提升。金刚石材料也将凭借其卓越性能，在更多高端领域实现应用突破，从实验室走向大规模产业化。
       3.2 投资策略建议对于投资者而言，当前是布局这两个硬核小众赛道的良好时机。在液冷板块，可重点关注那些能够深度切入全球顶级客户供应链，如英伟达和北美四大云巨头采购体系的企业。最高优先级赛道为 CDU 与快速接头，相关企业具有较高的价值量和盈利能力。核心标的方面，可采取 “核心 + 卫星” 的投资策略，核心仓位重点配置工业富联（601138.SH）（全球 AI 服务器 ODM 龙头，深度绑定英伟达）和曙光数创（872808.BJ）（中国浸没液冷技术王者，主导信创算力市场）；卫星仓位积极布局申菱环境（301018.SZ）、英维克（002837.SZ）和银轮股份（002126.SZ）等高弹性标的。在金刚石领域，关注具备技术研发实力，能够突破材料制备技术瓶颈的企业，如黄河旋风等，以及在相关应用领域积极布局的企业，这些企业有望在行业发展中抢占先机，获得丰厚回报。