英伟达GB300 AI服务器散热革命：液态金属引领高效能新时代

随着人工智能（AI）技术的飞速发展，高端AI服务器的计算能力不断攀升，随之而来的是巨大的功耗和严峻的热管理挑战。英伟达最新推出的GB300 AI服务器，其集成Blackwell Ultra系列B300 GPU，设计功耗高达1400W，远超前代产品，这标志着AI服务器正迈入一个前所未有的高能耗时代。为了应对这一挑战，数据中心散热技术正经历一场深刻的变革，从传统的风冷模式向更高效的液冷技术转变，而其中最引人注目的便是对热界面材料（TIM）提出了更高的要求。

液态金属：AI服务器的“秘密武器”

英伟达GB300系列显卡和AI服务器之所以能够驾驭如此高的功耗，其背后功不可没的是先进的液态金属散热技术。这项技术采用了“芯片级接触 + 高压液冷闭环”的创新路线，通过材料革新、结构优化和系统集成，实现了散热性能的飞跃。

关键技术方案与流程

GB300的液态金属散热方案，核心在于其芯片级的精准导热能力，并与后续的液冷系统协同工作，构成了一个高效的四级闭环散热系统。具体流程如下：

• 第一级：芯片级液态金属导热
  采用直贴式液态金属TIM，实现与芯片表面的原子级结合，直接填补微小空隙，将热阻降低30%以上。这是解决传统TIM界面热阻问题的关键。
• 第二级：独立冷板微通道换热
  为每个GPU配备独立的微通道冷板，通过精密的设计增大换热面积和效率，将热量从液态金属快速传递到冷却液。
• 第三级：机柜并联分流
  机柜内的Manifold（分流器）采用并联分流设计，确保冷却液流量均衡，并实现冷热通道的分离，保证了系统的稳定运行。
• 第四级：CDU冷却分配单元
  冷却分配单元（CDU）配备磁悬浮泵，实现高效换热，并将回收的废热进一步利用，从而提升整体系统的能效。

整个散热流程清晰高效：GPU芯片产生热量 → 液态金属TIM迅速传导 → 热量传递至冷板并由冷却液带走 → 冷却液经Manifold汇集 → 流向CDU进行最终的热量交换。

为何选择液态金属？

液态金属之所以成为高端AI服务器散热的首选，在于其一系列卓越的优势：

• 超高导热性： 液态金属的导热系数远超传统硅脂（高达~73 W/m·K，而硅脂通常最高~11 W/m·K），能够以惊人的速度将热量从芯片导出。
• 优异的流动性： 良好的流动性使其能完美填充芯片与散热器之间的微观缝隙，最大限度地降低接触热阻。
• 出色的耐久性： 液态金属不易挥发或固化，使用寿命更长，避免了传统硅脂长时间使用后性能衰减的问题。

这些优势共同作用，使得液态金属散热技术能够稳定支持高达1400W的GPU功耗，为AI计算密度的提升提供了坚实的基础。同时，更高效的散热也允许服务器设计更加紧凑，例如GB300的插槽式设计，使得GPU的安装方式变得如同CPU一样便捷。

热界面材料（TIM）的重要性与发展

热界面材料（Thermal Interface Material, TIM）是连接发热元件与散热装置的关键介质，其性能直接决定了整个散热系统的效率。在许多高功率设备中，TIM和散热模组占据了系统总热阻的80%以上。随着芯片功率密度的不断提升，TIM已成为制约电子设备性能提升的“瓶颈”。理想的TIM不仅要求低界面热阻，还需要高可靠性、适应宽泛的工作温度、易于安装和维护等特性。

AI服务器常用热界面材料的企业风采

为了满足AI高算力服务器的严苛散热需求，众多企业在 热界面材料 领域不断创新。以下是一些在该领域具有代表性的企业：

• 上海阿莱德实业股份有限公司： 作为国家高新技术企业，提供导热界面材料等定制化解决方案，拥有液态金属对流散热系统专利，积极拓展在数据中心和人工智能领域的应用。
• 深圳市鸿富诚新材料股份有限公司： 国内热界面材料的龙头企业，专注于先进热管理材料研发，产品包括液态金属片等，服务于AI芯片和数据中心。
• 苏州泰吉诺新材料科技有限公司： 在高性能导热界面材料领域技术积累深厚，尤其在液态金属和导热凝胶方面表现突出，为高热流密度场景提供散热解决方案。
• 深圳市飞荣达科技股份有限公司： 业务涵盖导热材料，其热管理技术围绕“超高导热、超薄化、智能化”展开，在AI算力领域占据领先地位。
• 铟泰公司： 全球领先的材料精炼商，提供包括液态金属在内的金属基热界面材料，服务于电子、半导体等市场。
• 北京中石伟业科技股份有限公司： 全球人工合成高导热石墨膜龙头企业，提供石墨材料、导热界面材料等热管理解决方案。
• 常州富烯科技股份有限公司： 在石墨烯热管理材料领域具有全球竞争力，其石墨烯导热膜和新型界面导热材料解决传统TIM的痛点。
• 浙江烯界热管理技术有限公司： 专注于高端设备的热管理瓶颈问题，其石墨烯导热索和热界面材料导热性能优异。
• 杜邦中国集团有限公司： 提供多种先进热界面材料，其“Kapton MT+”热界面材料具备优异的热传导性和绝缘性能。
• 霍尼韦尔（中国）有限公司： 产品线齐全，在相变化材料（PCM）领域优势显著，满足各类高端应用场景的严苛散热需求。
• 深圳德邦界面材料有限公司： 致力于高性能导热界面材料研发与生产，产品广泛应用于5G终端、汽车、电子等领域。
• 深圳市傲川科技有限公司： 专注于电子导热材料研发、生产和销售，产品线丰富，广泛应用于新能源汽车、通讯设备等领域。
• 东莞市兆科电子材料科技有限公司： 集研发与生产于一体，提供多样化的热界面材料，广泛应用于汽车工业、计算机工业等。
• 上海艾布纳电子科技有限公司： 专注于电子导热材料解决方案，产品具备高导热率、良好电绝缘性等特点，广泛应用于汽车电子、数据中心等。
• 陶氏化学： 提供“DOWSIL™ 热界面材料”系列，包括导热硅胶和导热凝胶，导热性能优越且易于施工。
• 积水化学： 旗下“保利马”系列提供高效导热材料，适用于芯片和电源模块的散热管理。
• 深圳市博恩新材料股份有限公司： 主要产品为热界面材料和绝缘材料，广泛应用于通讯、电子、新能源、汽车等。
• 浙江三元电子科技有限公司： 专注于热管理材料，产品线丰富，具备宽温适应性、优异绝缘阻燃性，广泛应用于消费电子、汽车等领域。
• 3M中国有限公司： 依托核心材料科学技术，形成多元化产品线，为各行业设备稳定运行提供关键热管理支持。

什么是液态金属热界面材料（LM-TIM）？

液态金属热界面材料（Liquid Metal Thermal Interface Material, LM-TIM）是指利用低熔点金属或合金（在室温或工作温度下呈液态）作为导热介质的一种特殊热界面材料。它被设计用来填充CPU/GPU芯片与散热器底座之间的微观空隙和不平整区域，从而极大地降低它们之间的接触热阻，实现更高效的热量传递。

总而言之，AI高算力服务器的 数据中心散热 需求正以前所未有的速度推动着 散热技术 行业进入“材料 - 结构 - 系统”协同创新的新阶段。液态金属作为一种革命性的 热界面材料，凭借其卓越的导热性能，正引领着AI服务器迈向更高效、更强大的新时代。