散热领域“热”了！巨头7亿美元加码，这些公司分食“蛋糕”

热量可能是计算机处理器最大的敌人。为了解决散热、冷却等问题，芯片产业巨头英特尔近日再度加码7亿美元投资新建大型实验室，另有两大海外实验室陆续宣布散热方案的新发现。

A股市场上，受“东数西算”和“双碳”趋势影响，主打散热的相关上市公司也受到市场关注。

散热领域，究竟蕴藏多大的机会？

运行过热会导致高级处理器以及各种其他计算机硬件（例如显卡）无法发挥最佳性能，发生磨损并加速PC部件损坏等。CPU（中央处理器）冷却不彻底导致“死机”，就是特斯拉新近召回10万辆车的罪魁祸首。

随着数据流量爆发，计算机功能越来越强大，对尺寸和良好的散热性能也提出更高的要求。

近日，英特尔宣布将投资7亿美元（约合47亿元人民币）新建20万平方英尺（1.85万平方米）的大型实验室，专注于研发创新的数据中心技术，解决散热、冷却等问题。

新散热解决方案的需求源于英特尔最近推出的至强系列CPU，该系列产品最高拥有超过50核心，功耗达到400W，传统的风冷方式已经不够用了。

此外，英特尔还推出了全行业首个开放知识产权的浸入式冷却解决方案和参考设计，旨在简化和加速全球浸入式液冷散热生态解决方案。这个实验室将建在美国俄勒冈州希尔斯伯勒的琼斯农场园区，预计2023年开放。

行业首个开放知识产权浸入式液体冷却解决方案和参考设计 图片来源：英特尔

英特尔对散热技术的敏锐嗅觉早在今年初就有所显现。2月下旬，我国“东数西算”相关通知印发后，英特尔在接受国内媒体采访时就表示，“东数西算”与英特尔战略方向吻合，在数据中心散热技术、整体升级上与中国合作伙伴存在机会。

“东数西算”指的是将东部地区产生的数据部分转移至西部的数据中心进行计算和存储。2月17日，国家发展改革委等多部门联合印发通知，同意在京津冀、长三角等8地启动建设国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群。

这一背景下，英特尔认为大量老旧数据中心均存在升级需求，原因在于数据中心密度越来越高，CPU和GPU（图形处理器）性能的大幅提升也将带来更高的TDP（Thermal Design Power，散热设计功耗），但散热挑战一直存在，高级散热技术开发和推广非常必要。数据中心领域出现的新需求，将推动包括散热、制冷、节能技术的发展，有机会进一步形成新产业链。

除了产业巨头再加码，一些重点实验室也在不断推进新一代散热技术的研发。近日，两个海外研究团队分别发布了散热新技术和芯片新材料，有望使处理器的散热性能大大提高。

目前硅是应用最广泛的半导体材料，芯片的原材料是晶圆，而晶圆的成分就是硅。但硅是天然的热绝缘体，会抑制冷却，不利于芯片散热。传统散热方案是芯片通过散热器导热，再经风冷或液冷冷却。

美国伊利诺伊大学和加州大学伯克利分校的一个团队研发出了铜涂层散热技术，该技术使给定体积内运行的设计功率达到传统散热器的7.4倍。

图片来源：《自然-电子学》网站

“首先在设备上涂上一层聚氯代对二甲苯膜的电气层，然后再涂上一层铜的保形层。这使得铜与发热元件接近，消除了对热界面材料的需求。”该研究成果在《自然-电子学》上这样描述。

这种涂层技术可完全覆盖电子设备的所有暴露表面，包括顶部、底部和侧面。该设备和散热片作为一个整体，其性能与散热器一样有效，甚至更有效，但体积小得多。该团队在一些氮化镓功率晶体管上成功地测试了这种超高效冷却方法。

研究主要作者、伊利诺伊大学博士生Tarik Gebrael表示，在堆叠的电路上使用这一技术效果更加显著。“假设有多个印刷电路，使用新涂层后，与使用传统液冷或风冷散热器相比，可以在相同的体积内堆叠更多的印刷电路板……这就意味着每单位体积的功率要高得多,实验证明单位体积的功率增加了740%。”

接下来，研究人员计划验证这种铜敷涂层的耐久性，这是行业接受度的重要一步。此外，研究人员计划在浸入式冷却和高压环境中进行测试。

另一个海外研发团队——劳伦斯伯克利国家实验室对外发布，科学家们发现硅28纳米线（90nm Si-28）的导热效率可能提高150%。

硅28是硅（如今应用最广泛的半导体材料）的同位素之一，约占天然硅的92%。虽然人们早就知道硅28是更好的热导体，但这一优势并不受认可，因为经过纯化的硅28，导热性能仅比天然硅高10%。

但当该实验室的科学家们制造出90nm的硅28纳米线（大约比人类头发细一千倍）时，其导热性却意外地提高了150%。

图片来源：劳伦斯伯克利国家实验室

当前，一些最先进的晶体管设计已经包含了硅纳米线，例如环栅场效应晶体管 (GAA-FET) 就使用堆叠在一起的硅纳米线来导电，但它们仍然会产生热量积聚。如果用硅28纳米线替代普通硅纳米线，这些晶体管的散热性能无疑将得到极大提升。

但该研究团队面临缺乏可用于进一步测试的纯化硅28的局面，上述实验中使用的样品来自前苏联时代的同位素制造厂。如果有制造商开始精炼硅28，通过更多的材料和进一步的研究证明其有效性，那么这项技术很可能会进入未来的芯片。

不仅海外产业和实验室持续推进CPU散热领域的投入与研发，国内方面随着“东数西算”工程的开展和推进，投资者也在关注哪些上市公司能抓住这波散热需求爆发。

2月底以来，投资者互动平台上不断有投资者向上市公司提问公司产品能否用于数据中心项目中，微光股份、申菱环境和祥明智能等均表示公司产品可用于数据中心设备散热。鼎汉技术则给了投资者否定的答复。

互动平台上的信息透露，新型散热器件供应商超频三为数据中心和云计算中心提供紧凑型设计和有针对性的散热解决方案，分布式热管理系统为服务器集群维护提供了热冗余能力，并为系统维护提供早期预警。其中包括高效能的轴流风扇、换热器和散热器，以及液冷方案。

系统温控解决方案龙头企业英维克更是近一个月内获4份券商研报关注，三家给出了“买入”的评级。其中，东吴证券的研报表示，目前在数据流量爆发与新基建政策的带动下，我国互联网数据中心（IDC）行业发展迅速。随着5G基站的建设，在电子设备的性能密度和功率密度提高的同时对设备的散热提出了新的要求。数据中心温控作为IDC行业的重要上游，有望显著受益。

除了数据中心蕴藏的散热“大蛋糕”，电子设备和新能源汽车方面的散热需求也备受关注。

有投资者向鸿富瀚提问公司投资的石墨烯散热模组应用在何处，公司回复称导热散热模组主要应用于服务器、通讯设备、新能源汽车、显卡、专业灯具和各种消费类电子产品。

锦富技术的新研发成果“高性能石墨烯散热膜”也接到投资者问询，公司回复该产品可广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、平板显示设备、医疗设备、新能源动力电池及新能源汽车等领域，项目前景良好。5月20日，该公司拟“向特定对象发行 A 股股票募集资金项目”申请获深圳证券交易所受理，该项目拟募资7.38亿元，用于高性能石墨烯散热膜生产基地项目建设。