日前，英國知名調(diào)研機構(gòu)Omdia，發(fā)布了的名為《Beyond the backlog how low voltage drive vendors can win in the new normal》報告，這份報告總結(jié)并預(yù)測了一個半導(dǎo)體趨勢：雙相直接芯片液冷技術(shù)的復(fù)合年增長率將高達59%!

圖/Omdia研報截取

這一趨勢不僅宣告了散熱技術(shù)的范式革命，更向半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈拋出了一份“高壓”考卷:

面對液冷技術(shù)時代對能效、空間和智能的極致需求，從功率半導(dǎo)體器件到半導(dǎo)體控制芯片，再到模擬傳感半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體器件將如何進化以抓住這確定性的增長浪潮?

一、59% vs -8.7%：液冷系統(tǒng)或成為半導(dǎo)體行業(yè)新的增長極

站在2026年的起點回望過去，半導(dǎo)體行業(yè)在經(jīng)歷了前兩年的供應(yīng)鏈動蕩與庫存修正后，正急切地尋找下一個具備“確定性”的增長極。

Omdia這份報告中統(tǒng)計的數(shù)據(jù)揭示了當(dāng)前半導(dǎo)體市場的“冰火兩重天”格局：一方面，受制于機械制造商與分銷渠道的去庫存壓力，以及離散自動化需求的疲軟，2024年全球低壓變頻器市場規(guī)模同比下滑了8.7%。這一數(shù)據(jù)的下行，宣告了依賴同質(zhì)化通用半導(dǎo)體器件、簡單擴大半導(dǎo)體產(chǎn)能的舊增長模式已難以為繼。

另一方面，數(shù)據(jù)中心熱管理也就是液冷散熱這一細分領(lǐng)域卻展現(xiàn)出了驚人的爆發(fā)力。Omdia的這份報告預(yù)測，在2024年至2029年期間，雙相直接芯片液冷技術(shù)的復(fù)合年增長率將高達59%!在液冷技術(shù)高增長的驅(qū)動下，液冷市場勢必也將迎來爆發(fā)式增長!

圖/Omdia研報截取

液冷系統(tǒng)，尤其是雙相液冷技術(shù)，其核心的冷卻液分配單元、浸沒式泵組以及相變控制系統(tǒng)，也就是說液冷系統(tǒng)本質(zhì)上是一套高度復(fù)雜的電子電氣架構(gòu)。

隨著單機柜功率密度從20kW向100kW甚至更高功率跨越，傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)已逼近物理散熱極限，PUE(電源使用效率)的邊際改善成本急劇上升。想要讓數(shù)據(jù)中心的算力繼續(xù)不斷提升，就必須用液冷技術(shù)來解決熱管理問題，這也意味著液冷技術(shù)會成為數(shù)據(jù)中心的“標(biāo)配”。

圖/AI生成

對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，這意味著未來的增量市場將高度集中于支撐這59%高增長背后的核心半導(dǎo)體器件，也意味著液冷對半導(dǎo)體器件提出了更高的性能要求——在極高的功率密度下實現(xiàn)極低的熱損耗，在極復(fù)雜的流體環(huán)境中實現(xiàn)極精準(zhǔn)的控制。

二、歐盟新規(guī)“紅線”：第三代半導(dǎo)體將成功率器件主力?

液冷架構(gòu)的普及，對功率半導(dǎo)體器件提出了前所未有的物理空間與能效挑戰(zhàn)。Omdia報告中提到的一個關(guān)鍵政策：歐盟的《(EU) 2024/1834號條例》規(guī)定，從2026年7月起，新的生態(tài)設(shè)計目標(biāo)(相比于2011年的舊標(biāo)準(zhǔn)大幅提高最低能效等級)將強制覆蓋125-500W功率范圍的工業(yè)風(fēng)扇與輔助冷卻設(shè)備。

圖/Omdia研報截取

這一法規(guī)精準(zhǔn)鎖定了數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)中最常用的輔助散熱單元(如冷液分配裝置中的循環(huán)泵、輔助風(fēng)扇陣列)。

長期以來，這一功率段充斥著低成本、低效率的交流感應(yīng)電機。新規(guī)的實施意味著這些低效設(shè)備必須被淘汰，取而代之的是采用永磁同步電機或無刷直流電機的高效驅(qū)動系統(tǒng)。

為了在滿足新規(guī)的同時，應(yīng)對液冷系統(tǒng)對空間的極致壓縮，第三代半導(dǎo)體——也就是是碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)或?qū)⒊蔀楣β拾雽?dǎo)體器件的主力軍。

原因如下：

GaN的優(yōu)勢

針對歐盟新規(guī)重點覆蓋的125W-500W中小功率段(如輔助電源與終止循環(huán)泵)，GaN憑借比SiC更緊湊的功能，發(fā)揮出獨特的優(yōu)勢。數(shù)據(jù)中心冷液分配裝置(CDU)內(nèi)部寸土寸金。GaN沒有反向恢復(fù)電位，切換起來具有決定性的干脆這意味著同樣的功率下，GaN能跑得更快(開關(guān)頻率更高)且發(fā)熱極低，幫助工程師節(jié)省下寶貴的交換機空間。此外得益于GaN的與微型化，工程師可以將高效驅(qū)動電路直接“塞”進電機內(nèi)部，實現(xiàn)“機電一體化”設(shè)計。這不僅徹底省去了外部驅(qū)動器的安裝位置，還大量減少了復(fù)雜的線束連接，完美解決了液冷機柜內(nèi)部空間被極大壓縮的痛點。

SiC不可替代的地位

在更高功率的主泵或高壓直流母線應(yīng)用中，SiC MOSFET則利用其“耐高壓、耐高溫”的優(yōu)勢確立了不可替代的地位。傳統(tǒng)的硅基IGBT關(guān)斷時總有一點余量關(guān)不干凈，限制了速度。SiC MOSFET雖然在電機應(yīng)用中不需要推到極高的頻率，但它開關(guān)極快，允許工程師預(yù)設(shè)大致的死區(qū)時間，簡單來說，就是讓電機控制更精準(zhǔn)，大幅降低了低頻下的諧振，讓電流波形更流暢、更清晰。而SiC越熱越穩(wěn)定的特性，使得在液冷系統(tǒng)負載拉滿的高溫工況下得以增強，也能保持低電阻運行。這大大降低了驅(qū)動電路本身的發(fā)熱量，不僅提升了PUE，更增加了液冷回路本身的熱負荷。

9%溢價背后的邏輯

Omdia的這份報告指出，美洲地區(qū)高端驅(qū)動設(shè)備的平均售價預(yù)計將以9%的年復(fù)合增長率上升。這一溢價主要源于市場對高能效和高可靠性的追求。

雖然SiC與GaN功率器件的單價目前仍高于硅器件，但即便如此，其對于數(shù)據(jù)中心液冷散熱的價值依舊無可替代。

圖/AI生成

隨著液冷技術(shù)59%的增長推動，SiC與GaN功率器件的應(yīng)用場景將從新能源汽車加速外溢至數(shù)據(jù)中心熱管理領(lǐng)域也就是液冷散熱，成為支撐算力基礎(chǔ)設(shè)施高溢價能力的中流砥柱。

三、7.5%的軟件增速：半導(dǎo)體控制芯片的算力重構(gòu)與邊緣智能

如果說功率半導(dǎo)體器件解決了液冷系統(tǒng)的“動力”問題，那么控制芯片(MCU/DSP)則決定了系統(tǒng)的“智商”。

Omdia的這份報告指出：雖然2024年硬件市場萎縮，但軟件和服務(wù)市場卻逆勢增長了3.2%，且未來幾年的復(fù)合年增長率將達到7.5%，遠超硬件的4.4%。這一數(shù)據(jù)表明，液冷系統(tǒng)的價值核心正在從單純的“執(zhí)行”轉(zhuǎn)向“智能控制”。

圖/Omdia研報截取

與風(fēng)冷系統(tǒng)簡單的啟?？刂撇煌?，液冷系統(tǒng)涉及復(fù)雜的熱流體動力學(xué)過程。這對液冷控制芯片提出了算力重構(gòu)與集成邊緣AI的要求：

從標(biāo)量控制到矢量算力的躍升

液冷系統(tǒng)中的冷卻液流速必須跟隨算力芯片的實時負載進行毫秒級的動態(tài)調(diào)節(jié)。算力負載的瞬間波動(如AI訓(xùn)練任務(wù)的突發(fā)啟動)要求液冷系統(tǒng)做出即時響應(yīng)。

這種液冷系統(tǒng)的控制需求要求MCU從傳統(tǒng)的標(biāo)量控制全面轉(zhuǎn)向矢量控制。為了支撐高頻FOC算法，市場急需集成了浮點運算單元、三角函數(shù)加速器以及高精度定時器的高性能MCU。這類芯片需要在幾十微秒的控制周期內(nèi)，完成電流采樣、坐標(biāo)變換、PID運算以及SVPWM波形生成，并在邊緣端實時解算流體壓力與溫度模型，以防止局部熱點或氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

邊緣AI與預(yù)測性維護的落地

為了匹配軟件服務(wù)市場7.5%的高增速，控制芯片還必須具備邊緣AI能力。在雙相液冷系統(tǒng)中，液冷泵體的健康狀態(tài)直接關(guān)系到整個數(shù)據(jù)中心的安全。

通過在MCU中集成NPU(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元)或利用高性能DSP(數(shù)字信號處理技術(shù))運行輕量級推理模型，控制器可以實時分析電流紋波的頻譜特征與流體壓力波形。例如，識別出軸承磨損導(dǎo)致的特定頻率振動，或泵體氣蝕引發(fā)的壓力脈動。這種基于邊緣側(cè)的預(yù)測性維護，能夠在故障發(fā)生前發(fā)出預(yù)警，避免災(zāi)難性的停機事故。這種“硬件+算法”的交付模式，正是半導(dǎo)體器件廠商切入高增長軟件服務(wù)市場的關(guān)鍵抓手。

圖/AI生成

四、可靠性與集成的終極考驗：模擬傳感半導(dǎo)體芯片的新機遇

液冷環(huán)境的特殊性，也為模擬傳感半導(dǎo)體器件帶來了全新的技術(shù)挑戰(zhàn)與市場機遇。Omdia報告強調(diào)，隨著網(wǎng)絡(luò)安全和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施保護成為硬性指標(biāo)(如IEC 62443標(biāo)準(zhǔn))，具備高級功能的產(chǎn)品將獲得市場溢價。這一點在液冷傳感器領(lǐng)域體現(xiàn)得尤為明顯。

在雙相液冷系統(tǒng)中，冷卻液在氣態(tài)與液態(tài)之間循環(huán)相變，這對壓力與溫度的監(jiān)測精度提出了極高要求。傳統(tǒng)的通用傳感器往往難以在充滿電磁干擾且溫度劇烈變化的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部保持穩(wěn)定性。

因此，Omdia的數(shù)據(jù)增長預(yù)期背后，也隱含著對高精度、高集成度模擬前端芯片的巨大需求。這些芯片需要具備極低的溫漂系數(shù)與極高的共模抑制比，以確保在復(fù)雜的電氣環(huán)境中精準(zhǔn)捕捉流體的每一次微小波動。

此外，為了適應(yīng)數(shù)據(jù)中心高密度的部署需求，智能功率模塊(IPM)與系統(tǒng)級封裝(SiP)將成為主流。將功率開關(guān)、驅(qū)動電路、保護邏輯甚至隔離接口集成在單一封裝內(nèi)，不僅能夠縮小體積，還能提升系統(tǒng)的抗干擾能力與可靠性，從而滿足關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施對“零停機”的嚴(yán)苛要求。

圖/AI生成

對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，液冷技術(shù)的爆發(fā)式增長預(yù)示著一個由數(shù)據(jù)中心熱管理領(lǐng)域催生的半導(dǎo)體器件“藍?！闭谛纬?。

從碳化硅的能效替代，到高性能MCU的算力升級，再到模擬傳感的精密進化，液冷時代的到來，或?qū)氐赘膶懓雽?dǎo)體器件在熱管理領(lǐng)域的價值坐標(biāo)。

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審核編輯 黃宇