2026CIME第16届深圳国际高导热散热材料展览会

英伟达GB300冷板技术的综合分析，结合架构设计、材料创新、性能突破及行业影响展开论述

一、冷板架构设计革新

模块化插槽设计

可拆卸处理器模组：GB300将CPU、GPU、HBM3内存集成于插槽式模组，冷板直接嵌入底座，通过液态金属（镓基合金，导热系数 73 W/m·K）填充芯片与冷板间微缝隙，热阻降至 0.02 cm²·K/W（硅脂的1/10），大幅提升导热效率。

防泄漏机制：双密封圈（氟橡胶）+电磁锁扣设计，防止液态金属氧化泄漏；冷板表面镀镍抵御腐蚀。

独立冷板取代共享方案

单芯片独立冷板：GB300摒弃GB200的大面积共享冷板，为每个GPU芯片配备独立“一进一出”冷板，消除局部热点，适配更高算力密度。

微通道优化：冷板内嵌 <0.3mm微通道，水流速度 2-4m/s，湍流增强换热；采用3D打印钛合金材质，耐压≥10bar，支持高流量需求。

二、材料与制造工艺突破

液态金属界面技术（LMI）

材料特性：镓基合金（无汞）熔点15.5°C，流动性为硅脂的10倍，填充微缝隙能力显著提升，导热率高达73 W/m·K。

长期稳定性：每两年需维护更换，防止氧化导致的导热衰减；冷板镀镍工艺避免液态金属侵蚀铜/铝基材。

冷板制造工艺

3D打印钛合金：一体成型复杂微通道结构，精度±50μm，较传统钎焊工艺减少热阻界面。

成本控制：铜基冷板成本$50-100/块，钛合金方案虽贵但耐压性更优，适配1400W高功耗场景。

三、性能提升与系统优化

散热效率飞跃

系统级协同设计

热-电协同：匹配800V高压直流电源，磁悬浮泵功耗降30%，寿命>10万小时；输出60°C热水供园区供暖，PUE降至 1.05。

与Blackwell架构耦合：台积电CoWoS-L封装缩短热传递路径；供电模块（VRM）嵌入冷板底部，减少独立散热组件。

四、供应链生态变化

快接头（UQD）增量与小型化

数量激增：NVL72系统中，单个computetray快接头从GB200的6对增至14对（6芯片×独立冷板+分流器接口），系统总量达252对（较GB200翻倍）。

新型号NVUQD03：尺寸缩小至1/3，单价从70−80降至40-50；Cooler Master主导量产，AVC/立敏达处于验证阶段。

国内企业突破点

冷板与管路：川环科技PTFE耐腐蚀管路通过英伟达认证；英维克全链条液冷方案切入二级供应链。

液态金属：兆科电子供应高纯度（≥99.99%）镓基合金，替代德国AMTEC。

五、技术挑战与未来演进

当前瓶颈

维护成本：液态金属每2年需更换，增加运维复杂度；小型化快接头（NVUQD03）密封工艺要求极高，漏液风险未完全消除。

基建依赖：需匹配800V HVDC电源和液冷管道，旧数据中心改造成本高昂。

未来方向

2025-2026年：量产GB300冷板系统，液冷渗透率目标25%；推进两相浸没冷却，散热密度瞄准100W/cm²。

光模块液冷延伸：Switchtray光模块或采用铜管焊接替代快接头，进一步推高散热密度。

结论：冷板技术的范式重构

英伟达GB300通过 “模块化插槽+液态金属+独立微通道冷板” 三重创新，实现三大跃迁：

性能极限突破：支持1400W超高频功耗，散热密度逼近物理极限，PUE压至近1.0水平；

产业链洗牌：推动快接头小型化（Cooler Master主导）与液态金属国产化（兆科电子）；

生态壁垒：维护成本与基建依赖仍是普及瓶颈，但技术领先性已确立液冷3.0时代标杆地位。

行业影响：GB300不仅解决散热问题，更重构服务器架构——从“散热适配硬件”转向 “硬件为液冷原生设计”，为AI算力爆发奠定物理基础。