3D打印行业梳理

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私-募2019
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Q:如何看待芯片散热液冷的产业趋势和新技术发展方向?

A:当前全球液冷应用进入元年,智算场景与超算场景的散热需求差异推动技术路线分化。超算更适合浸没式液冷(无接触热阻、无风扇),但智算因单芯片发热量突破 1000 瓦且发热不均,浸没式易出现热胀冷缩导致的管脚机械疲劳问题,因此单向冷板式液冷成为主流,尤其英伟达 OCP ORV3 机柜方案已实现大规模高质量交付。短期单向冷板仍是核心方向,行业正通过降低热阻(优化流道设计)、减少流阻(提升载流量)挖掘潜力,甚至可通过降低入水温度(如 25-40 度)进一步提升散热能力。中长期来看,相变冷板(换热效率更高但产业链不成熟)、混合式液冷(冷板 + 浸没式辅助散热)等技术处于实验室储备阶段,待单向冷板触及上限后可能成为备选。

Q:头部厂商对 3D 打印液冷技术路线的态度和进展如何?

A:3D 打印(增材技术)核心优势在于加工异形微通道结构,适配单向冷板 “降低热阻、减少流阻” 的升级需求。通过 AI 进化算法设计的仿生流道(类似自然河流形态)可同时优化流阻和热阻,但传统 CNC 加工难以实现此类复杂结构,3D 打印成为关键解决方案。目前海外已有企业实现 50 微米精度的铜材微通道加工,国内厂商如铂力特、南方增材等在设备和工艺上持续探索,但尚未完全达到服务器厂商的精度和良品率要求。头部大厂将其视为储备技术,主要用于解决传统工艺无法突破的设计边界问题,当前仍处于实验室验证阶段。

Q:国内哪些液冷厂商在 3D 打印技术上走得相对靠前?

A:国内 3D 打印液冷相关企业中,铂力特作为增材技术龙头,在航空航天领域经验丰富,具备多激光头设备和规模化加工能力,已进入苹果链等高端制造领域,技术适配性较强;南方增材等中小企业也在铜材加工方向探索,但工艺成熟度待验证。需重点关注企业能否突破三大核心能力:一是铜材加工精度(50 微米级),二是激光光源与材料的匹配度(如绿光光源适配高熔点铜材),三是规模化生产的良品率稳定性。海外企业如 OLAY 通过堆栈技术实现高精度加工,国内厂商仍在追赶。

Q:3D 打印液冷板的技术壁垒如何?率先推出样品或通过验证的企业是否有卡位优势?

A:技术壁垒主要体现在三方面:一是光源控制能力,需适配铜等难加工材料的高熔点特性(如高频绿光激光头);二是工艺创新,如堆栈技术替代传统粉末烧结,解决精度和一致性问题;三是专用设备定向开发,涉及多光头协同、原材料适配等定制化需求。先行者具备显著卡位优势,一方面可通过融入大供应链(如为集成商或 OEM 厂商提供定制加工)形成稳定合作,另一方面工艺壁垒和设备投入构成竞争门槛,且规模化后良品率和成本优势将进一步放大。

Q:若 Rubin 系列放量,微通道液冷板是否必然采用 3D 打印技术?其价值量和盈利水平如何?

A:Rubin 系列未必必然依赖 3D 打印,行业存在灵活妥协方案(如宽机柜设计降低单柜散热压力)。3D 打印的应用取决于技术成熟度:当设计复杂度高(如立体旋转结构)、CNC 加工工序超过 10 道时,3D 打印的效率和成本优势才会显现;简单结构下 CNC 仍更具经济性。价值量方面,液冷系统在服务器成本占比不足 5%,客户更关注性能而非成本,冷板价值量约 300 美金 / 千瓦(海外)或 100 美金 / 千瓦(国内),包含材料和加工溢价。盈利水平与规模强相关,饱和生产后固定资产摊销降低,毛利率有望保持较高水平,但目前产业尚未成熟,具体数据需进一步验证。

Q:3D 打印应用在液冷板上目前存在哪些技术难点?

A:核心技术难点包括:一是加工精度,需突破 50 微米级微通道加工能力,尤其铜材因高熔点更难控制;二是材料适配,需解决铜等材料的激光烧结均匀性问题,避免出现孔隙影响散热效率;三是规模化量产,批量生产时需保证良品率稳定,这对设备稳定性和工艺磨合提出高要求。

Q:3D 打印与 CNC 加工的冷板在性能和成本上有何差异?

A:性能差异取决于设计复杂度:简单回流型结构下,CNC 加工性能足够且成本更低;复杂仿生流道设计下,3D 打印可实现更低流阻和热阻,性能提升显著。成本差异与结构复杂度正相关:简单结构中,3D 打印因设备摊销高导致成本是 CNC 的数倍;复杂结构(CNC 需十多道工序)中,3D 打印因效率优势成本反超 CNC。3D 打印的核心价值是突破设计边界,而非替代传统工艺,下游客户对性能提升的敏感度高于成本增加。

Q:下游厂商是否已对 3D 打印液冷板进行验证?国内厂商进展如何?

A:海外已有厂商完成 3D 打印液冷板的验证并推出成熟产品,国内下游用户(如互联网大厂、服务器集成商)正积极寻找新技术方案,但国内厂商仍处于工艺打磨阶段,尚未实现规模化验证。美国企业在高精度加工上领先,但规模化生产依赖中国供应链(设备、工人),国内厂商有望在技术追赶后凭借制造优势实现突破。

Q:除 3D 打印外,还有哪些技术路线可实现复杂形状液冷板加工?

A:目前尚未有成熟替代技术路线,传统 CNC 加工受限于刀具路径无法实现立体异形结构,其他如电子书等技术在液冷板领域应用尚未见明确进展。3D 打印仍是复杂微通道结构加工的最优解。

Q:纯铜与铜合金在 3D 打印中的难点是什么?产业化容易突破吗?

A:难点在于材料与光源的匹配性:纯铜高熔点导致激光烧结难度大,易出现致密度不足问题;铜合金虽可调整成分改善加工性,但热导率可能下降,且反复高低温下稳定性待验证。产业化需分阶段突破,建议先解决纯铜加工问题,再探索合金优化,短期内难度较高,但长期可通过设备升级和工艺迭代逐步攻克。

Q:液冷板(含加工)的价值量水平如何?

A:海外市场液冷板价值量约 300 美金 / 千瓦,包含材料和加工成本,国内因供应链成熟约 100 美金 / 千瓦,均指单纯冷板(不含连接件、管路等)。价值量高低与加工精度、结构复杂度正相关,微通道越精细、工序越复杂,溢价越高。国内厂商盈利水平受规模影响较大,饱和生产后毛利率具备竞争力。

Q:铂力特作为国内金属打印龙头,是否最有机会切入英伟达等厂商的供应链?

A:是的。铂力特在规模、技术和客户服务上具备优势:一是设备和工艺成熟,服务过苹果等高端客户,定制化能力强;二是规模化生产经验丰富,固定资产布局全面,可快速适配服务器液冷板的批量需求;三是对复杂结构的加工能力已在 3C 领域验证,迁移至液冷领域难度较低。若 3D 打印液冷板大规模量产,头部企业凭借资源和能力优势更易切入核心供应链。