CPU/GPU 算力、功率的提升持續(xù)拉動散熱相關需求，且有加速態(tài)勢。

根據 PassMark 評分數據，2001 年 2020 年，Intel/AMD 的 CPU 芯片單核/多核性能均持續(xù)提升。

同時根據 Techspot 的相關研究，CPU 和 GPU 的算力（或處理能力）大部分由它們的晶體管密度決定，而每個晶體管都會在電流通過時產生熱量，因此晶體管密度的提升帶來了熱量的提升；

同時市場上大多數的 CPU都能以高于其基本頻率的速度運行。

另一方面，由于 AI 算力需求的快速提升，相關 CPU/GPU 的功率提升也呈現加速態(tài)勢。

以 GPU 為例，主要用于游戲等領域的攜帶圖像處理能力的 GPU，從 2004 年的 G70 至 2022 年的 AD102，18年期間功率提升近 5x 至約 450W；

對比看用于 AI 領域的 V100/A100/H100，2017-2023 年每間隔 3 年功率提升 1.6x/1.75x 至 700W

芯片級散熱材料與工藝的演變，風冷走向液冷。

散熱器最先以風冷方式出現，早期為一體成型的擠鋁下壓式散熱器，鋁材便宜易加工，但導熱效率(237W/(M·K))只有銅的二分之一(401W/(M·K))，因此出現了塞銅式散熱器。

就散熱器形態(tài)而言，早期為下壓式散熱器，更新的塔式散熱器能夠通過側吹的方式提高散熱效率

隨 CPU 功率提高，散熱器開始與熱管、鰭片等器件搭配組成性能更高的散熱模組，并且出現散熱效率風高的水冷散熱器。

芯片類散熱（包含 CPU/GPU）主要有風冷和水冷兩種解決方案，相同規(guī)格功耗下，水冷散熱能力更強，但價格昂貴，高端市場使用多。

AI芯片、服務器、邊緣域和Chiplet共舞（2023）

隨 CPU 功率提高，散熱器開始與熱管、鰭片等器件搭配組成性能更高的散熱模組，并且出現散熱效率風高的水冷散熱器。

風冷和水冷散熱方式對比

芯片類散熱（包含 CPU/GPU）主要有風冷和水冷兩種解決方案，相同規(guī)格功耗下，水冷散熱能力更強，但價格昂貴，高端市場使用多。

水冷散熱器零部件及工作原理

水冷散熱模組主要包含冷排、水管、風扇、冷頭等零部件，分為一體式水冷與分體式水冷，二者工作原理相同，但零部件組裝方式存在不同。以一體式水冷為例，冷頭內部含有泵機，工作時冷頭一面直接接觸 CPU 表面，另一面采用CNC 工藝敲出的大量凹槽（微水道），冷水流經微水道被 CPU 產生的熱量加熱，經過泵機帶動水流，流經水管進入冷排，冷排內部有很多水路，水路之間鑲嵌有大量鰭片，熱量傳遞給鰭片后經由冷排上方風扇散熱，降溫后的冷水再次回流，經水泵循環(huán)的冷液，帶走冷頭上從核心吸收的熱量。冷排的尺寸很大地影響散熱效率，目前市面常見尺寸有 120mm，240mm 和 360mm。

目前 CPU 冷頭和顯卡冷頭主要都適用銅底導熱，市面 CPU 水冷冷頭設計主要有兩種，一種是普通銅柱型，另一種是噴射式，噴射式冷頭在銅柱基礎上能夠將水通過狹小的噴嘴快速噴射到不銅板底部，提升局部流速并且形成亂流，使水冷液的吸熱效率大為提高，噴射式冷頭水阻較大，對水泵揚程要求更高。顯卡冷頭分為單核心、半覆蓋和全覆蓋式冷頭。

風冷散熱模組零部件及工作原理

風冷散熱模組的工作原理為，CPU/GPU 工作時產生的大量熱量傳遞給散熱器，導致散熱器升溫，在風扇作用下散熱器與周圍空氣進行熱傳遞，當散熱器散發(fā)的熱量與 CPU 最大功耗時產生的熱量相等時，溫度達到平衡穩(wěn)定狀態(tài)。風冷散熱模組主要包含三個組成部分：

1）熱管（Heat Pipes）或均熱板（Vapor Chamber）；2）散熱鰭片（Fins）；3）散熱風扇或渦輪。

這三個部分之間常搭配導熱材料和焊接等工藝加速熱量傳導。熱管與鰭片的接觸方式主要有兩種，一種為“穿 Fin”，熱管直接插入鰭片；另一種為金屬焊接。熱管與CPU/GPU 核心的接觸方式主要有兩種，一種是直觸，直接把熱管加工到大概形狀后對底面進行打磨并貼在核心上，這種加工方法成本低，但容易發(fā)生形變，主要用于中低端；中高端采用銅底更多，加工中把熱管穿插焊接在一個銅塊內，或用帶凹槽的銅塊將熱管夾在中間，熱量先由銅底吸收再傳遞到熱管上，這種方式使用壽命長、傳熱均勻，成本更高。

審核編輯：劉清