液冷技术在异质集成散热中的应用及财经分析报告

一、引言

随着半导体技术向异质集成（Heterogeneous Integration）方向快速演进，不同工艺、材料（如硅、碳化硅、氮化镓）、功能（计算、存储、射频）的芯片模块被高密度集成于同一封装内，带来了热密度激增（可达数百瓦/平方厘米）、热分布不均（不同模块功耗差异大）等严峻散热挑战。传统风冷技术因散热效率低、能耗高（占数据中心总能耗的30%以上），已无法满足异质集成的散热需求。液冷技术（Liquid Cooling）凭借其更高的热容量（约为空气的1000倍）、更优的温度控制能力，成为异质集成散热的核心解决方案。

本报告结合算力产业趋势、液冷技术应用场景、主要厂商业务布局及财务表现，系统分析液冷在异质集成散热中的价值与市场潜力。

二、异质集成散热需求与液冷技术的核心价值

（一）异质集成的散热挑战

异质集成通过“系统级封装（SiP）”或“晶圆级封装（WLP）”将CPU、GPU、内存、射频芯片等不同器件集成，显著提升了系统性能，但也导致：

• 热密度飙升：高端GPU（如NVIDIA H100）功耗超过700W，异质集成后封装内热密度可达500W/cm²以上，远超风冷的散热极限（约100W/cm²）；
• 热耦合效应：不同器件的热扩散相互干扰，导致局部过热（如内存与CPU相邻区域），影响芯片寿命（每升高10℃，电子器件寿命缩短50%）；
• 能耗效率要求：数据中心、储能系统等场景对PUE（电源使用效率）要求严格（目标≤1.1），风冷的高能耗（风机功耗占比高）不符合“双碳”目标。

（二）液冷技术的解决方案

液冷通过液体介质（如水、氟化液、矿物油）直接或间接接触发热器件，高效转移热量，主要分为三类：

1. 间接液冷（Cold Plate）：通过冷板与芯片封装接触，液体在冷板内循环散热（适用于服务器、数据中心）；
2. 直接液冷（Direct-to-Chip）：液体直接接触芯片表面（如微通道冷板），散热效率比间接液冷高30%以上（适用于高功耗GPU、AI芯片）；
3. 浸没式液冷（Immersion Cooling）：将整个器件浸没于绝缘液体中，热量通过液体直接传递（适用于超算、高密数据中心，热效率可达95%以上）。

这些技术完美匹配异质集成的高密、高功耗、精准温控需求，成为当前行业的主流选择。

三、液冷在异质集成中的主要应用场景

异质集成广泛应用于数据中心、储能系统、新能源车、智能终端等领域，液冷技术在其中的作用至关重要：

（一）数据中心：算力时代的核心散热方案

数据中心是异质集成的核心场景（服务器、交换机、存储设备均采用异质集成），其散热需求占总能耗的30%-40%。液冷技术（尤其是浸没式）可将PUE降至1.05以下（风冷约1.2-1.3），同时支持更高的服务器密度（比风冷高2-3倍）。

• 案例：英维克（002837.SZ）的“全链条液冷解决方案”涵盖浸没式、冷板式液冷，已应用于阿里、腾讯等头部数据中心，支撑其AI算力集群的稳定运行；
• 市场规模：据IDC预测，2027年全球数据中心液冷市场规模将达120亿美元（CAGR约25%），其中异质集成驱动的高密服务器液冷占比将超过60%。

（二）储能系统：高容量电池的安全保障

储能电池（如锂电池、钒电池）采用异质集成（电池细胞、管理系统、冷却系统集成），其散热效率直接影响电池寿命（过热会导致容量衰减）与安全（热失控风险）。液冷技术（如蛇形管液冷、浸没式液冷）可实现电池组的均匀散热，降低温差（≤5℃，风冷约10-15℃）。

• 案例：英维克的“储能温控解决方案”采用液冷技术，支持100MWh以上的大型储能电站，已应用于国内多个新能源项目；
• 需求驱动：全球储能市场规模2027年将达300GW（CAGR约35%），液冷储能占比将从2023年的15%提升至2027年的40%。

（三）新能源车：高功率电机与电池的散热需求

新能源车的电机控制器、电池包均采用异质集成（功率模块、电容、电感集成），其功耗（如电机控制器可达100kW以上）需高效散热。液冷技术（如微通道液冷）可实现小型化、高功率密度的散热设计，满足新能源车的轻量化需求。

• 案例：佳力图（603912.SH）的“新能源车用空调”采用液冷技术，为电机控制器提供精准温控，已配套多家新能源车企；
• 市场趋势：2027年全球新能源车液冷市场规模将达80亿美元（CAGR约30%），其中异质集成的功率模块液冷占比超过50%。

四、主要厂商分析：英维克与佳力图的业务布局与财务表现

（一）英维克（002837.SZ）：全链条液冷龙头

• 业务布局：公司以“精密温控”为核心，覆盖数据中心温控、储能温控、全链条液冷及电子散热三大板块，其中液冷业务占比约30%（2025年上半年数据）。其“浸没式液冷解决方案”可支持AI芯片、高密服务器的散热需求，已获得阿里、华为等客户的批量订单；
• 财务表现：2025年前三季度营收40.26亿元（YOY+25.6%），净利润4.14亿元（YOY+32.1%），增长主要来自液冷业务（营收占比提升5个百分点至35%）；
• 竞争力：公司拥有液冷核心技术（如微通道冷板、浸没式液体介质），专利数量超过200项，是国内少数能提供“全链条液冷解决方案”的厂商。

（二）佳力图（603912.SH）：传统温控厂商的转型之路

• 业务布局：公司以“机房温控产品”（如精密空调）为核心，近年来逐步拓展液冷技术（如冷板式液冷），但液冷业务占比仍较低（约10%）；
• 财务表现：2025年前三季度营收4.83亿元（YOY-18.2%），净利润-4.39亿元（YOY-350%），亏损主要因传统机房空调市场竞争加剧（价格下降15%），且液冷业务尚未形成规模效应；
• 挑战与机遇：公司拥有机房温控的技术积累（如高效换热器），但需加快液冷技术研发（如浸没式液冷），以应对异质集成的散热需求。

五、技术趋势与未来展望

（一）技术趋势

1. 浸没式液冷成为主流：直接接触芯片的散热方式，效率比冷板式高50%以上，适合AI芯片、超算等高功耗场景；
2. 微通道液冷小型化：通过微通道（直径≤1mm）增加散热面积，适合智能终端、新能源车等小型化设备；
3. 液体介质创新：新型氟化液（如3M Novec）具有更高的热稳定性（沸点≥150℃）、更低的毒性，成为浸没式液冷的首选。

（二）未来展望

1. 市场规模增长：据Grand View Research预测，2030年全球液冷市场规模将达300亿美元（CAGR约28%），其中异质集成驱动的需求占比超过70%；
2. 厂商竞争加剧：英维克、佳力图等传统温控厂商将通过技术创新（如浸没式液冷）巩固优势，同时新进入者（如液冷介质厂商、芯片封装厂商）将抢占细分市场；
3. 政策与需求驱动：“双碳”目标推动数据中心、储能等领域采用节能散热技术，液冷将成为异质集成的“标配”。

六、结论

液冷技术因高散热效率、低能耗的优势，成为异质集成散热的核心解决方案。英维克凭借全链条液冷布局，已成为行业龙头；佳力图等传统厂商需加快转型，拓展液冷业务。未来，随着异质集成技术的普及（如AI芯片、储能电池），液冷市场将迎来高速增长，技术创新（如浸没式液冷、微通道液冷）将成为厂商的核心竞争力。

对于投资者而言，英维克等拥有液冷核心技术的厂商，有望受益于市场增长，具备长期投资价值；佳力图等转型中的厂商，需关注其液冷业务的进展（如订单量、营收占比），判断其转型是否成功。