英伟达GB200、GB300散热系统成本分析及核心供应链

智能计算芯世界 2026-01-16 07:32

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NVIDIA Blackwell平台的问世,特别是GB200 NVL72机柜级系统,标志着一个行业拐点——直接芯片(Direct-to-Chip, DTC)液冷技术从高性能计算(HPC)的利基解决方案,转变为生成式人工智能基础设施不可或缺的主流技术。这一转变的根本原因在于Blackwell架构带来了前所未有的热能挑战,单个机柜的功耗高达120-140kW,远超传统风冷技术的物理极限。

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散热系统四大关键硬件支柱:冷板(Cold Plates)、冷却液分配单元(Coolant Distribution Units, CDUs)、歧管与管路(Manifolds and Tubing)以及快速断开接头(Quick Disconnects, QDs)。其中冷板凭借其在材料和微加工方面的要求,占据了约40-45%的成本份额,成为成本最高的组件。紧随其后的是作为系统“心脏”的CDU,其成本占比约为30-35%。

令人关注的是,尽管快速断开接头体积小,但因其高精度和大规模部署,其成本贡献达到了15-20%,构成了一个关键的成本中心和潜在的供应链瓶颈。歧管与管路则占据剩余的5-10%。

一、英伟达冷板式液冷拆解

1、关键四大零件

• Cold plate(液冷板)

• CDU(Coolant distributionunit,冷却液分配单元)

• Manifold(冷却水歧管)

• UQD(冷却液快接头)

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2、液冷系统组成及成本拆解

1. GB200散热系统成本

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液冷系统组成及成本拆解


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  • 主要组件成本占比

  • 冷板(Cold Plate):约40%-45%,是成本最高的组件,因需使用高纯度铜材及精密微加工工艺。

  • 冷却液分配单元(CDU):约30%-35%,包含工业级泵、热交换器等复杂部件。

  • 快速断开接头(UQD):约15%-20%,虽体积小但单价高、使用数量多。

  • 歧管与管路(Manifold & Tubing):约5%-10%,成本相对较低。

  • 单机柜总成本:约10万美元,其中四大组件(冷板、CDU、UQD、歧管)占总成本90%以上。

2. GB300散热系统成本

  • 关键改进与成本变化

  • 冷板设计:采用独立液冷板,为每个GPU芯片配备专用冷板,散热效率更高但复杂性增加。

  • 快速接头:采用新型NVUQD03接头,尺寸缩小至前代的1/3,单位成本降至40-50美元,但总数量翻倍(每个计算托盘需14对接头)。

  • 系统总成本单个GB300机架液冷系统成本约38万美元,占机架总成本的42%,但通过优化设计和材料,总体拥有成本(TCO)较GB200降低20%。

3. 成本驱动因素

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  • 材料与工艺:高纯度铜、液态金属(如镓基合金)等材料成本较高,微通道冷板的精密制造工艺也增加了成本。

  • 组件数量:GB300因采用分布式冷板设计,快速接头数量大幅增加,导致相关成本上升。

  • 系统复杂性:液冷系统的集成度和可靠性要求高,CDU、歧管等组件的复杂性也推高了成本。

二、英伟达GB200/GB300冷板式液冷供应商拆解

1、英伟达GB系列供应链生态全景

1)一级供应商(直接合作):Cooler Master(冷板+快接头)、AVC(冷板/CDU组装)、Auras(歧管系统)、Vertiv(液冷机柜)主导核心技术,掌握液冷系统35%+价值量(单模块成本占比最高达35%-40%);

2)二级供应商(关键部件):安费诺(快接头公端)、川环科技PTFE管路)、精研科技(定制冷板)提供卡脖子部件,国产企业突破外资垄断(如川环科技管路毛利率>50%);

3)三级供应商(元件/材料):鼎通科技(连接器外壳)、中石科技(导热材料)、英维克CDU模块)贡献基础元件。

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总结

GB200和GB300的液冷系统成本主要集中在冷板、CDU、UQD等核心组件,B300通过优化设计和材料选择,在提升性能的同时降低了总体拥有成本。液冷技术已成为英伟达高端芯片散热的必然选择,其成本结构反映了高性能计算对散热效率的极致追求。

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