液冷技術59%增長下，半導體器件何去何從？

日前，英國知名調研機構Omdia，發布了的名為《Beyond the backlog how low voltage drive vendors can win in the new normal》報告，這份報告總結并預測了一個半導體趨勢：雙相直接芯片液冷技術的復合年增長率將高達59%!

圖/Omdia研報截取

這一趨勢不僅宣告了散熱技術的范式革命，更向半導體產業鏈拋出了一份“高壓”考卷:

面對液冷技術時代對能效、空間和智能的極致需求，從功率半導體器件到半導體控制芯片，再到模擬傳感半導體器件，半導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%：液冷系統或成為半導體行業新的增長極

站在2026年的起點回望過去，半導體行業在經歷了前兩年的供應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這份報告中統計的數據揭示了當前半導體市場的“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模同比下滑了8.7%。這一數據的下行，宣告了依賴同質化通用半導體器件、簡單擴大半導體產能的舊增長模式已難以為繼。

另一方面，數據中心熱管理也就是液冷散熱這一細分領域卻展現出了驚人的爆發力。Omdia的這份報告預測，在2024年至2029年期間，雙相直接芯片液冷技術的復合年增長率將高達59%!在液冷技術高增長的驅動下，液冷市場勢必也將迎來爆發式增長!

圖/Omdia研報截取

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

隨著單機柜功率密度從20kW向100kW甚至更高功率跨越，傳統風冷技術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。想要讓數據中心的算力繼續不斷提升，就必須用液冷技術來解決熱管理問題，這也意味著液冷技術會成為數據中心的“標配”。

圖/AI生成

對于半導體產業而言，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體器件，也意味著液冷對半導體器件提出了更高的性能要求——在極高的功率密度下實現極低的熱損耗，在極復雜的流體環境中實現極精準的控制。

二、歐盟新規“紅線”：第三代半導體將成功率器件主力?

液冷架構的普及，對功率半導體器件提出了前所未有的物理空間與能效挑戰。Omdia報告中提到的一個關鍵政策：歐盟的《(EU) 2024/1834號條例》規定，從2026年7月起，新的生態設計目標(相比于2011年的舊標準大幅提高最低能效等級)將強制覆蓋125-500W功率范圍的工業風扇與輔助冷卻設備。

圖/Omdia研報截取

這一法規精準鎖定了數據中心冷卻系統中最常用的輔助散熱單元(如冷液分配裝置中的循環泵、輔助風扇陣列)。

長期以來，這一功率段充斥著低成本、低效率的交流感應電機。新規的實施意味著這些低效設備必須被淘汰，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動系統。

為了在滿足新規的同時，應對液冷系統對空間的極致壓縮，第三代半導體——也就是是碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)或將成為功率半導體器件的主力軍。

原因如下：

GaN的優勢

針對歐盟新規重點覆蓋的125W-500W中小功率段(如輔助電源與終止循環泵)，GaN憑借比SiC更緊湊的功能，發揮出獨特的優勢。數據中心冷液分配裝置(CDU)內部寸土寸金。GaN沒有反向恢復電位，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(開關頻率更高)且發熱極低，幫助工程師節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動電路直接“塞”進電機內部，實現“機電一體化”設計。這不僅徹底省去了外部驅動器的安裝位置，還大量減少了復雜的線束連接，完美解決了液冷機柜內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用中，SiC MOSFET則利用其“耐高壓、耐高溫”的優勢確立了不可替代的地位。傳統的硅基IGBT關斷時總有一點余量關不干凈，限制了速度。SiC MOSFET雖然在電機應用中不需要推到極高的頻率，但它開關極快，允許工程師預設大致的死區時間，簡單來說，就是讓電機控制更精準，大幅降低了低頻下的諧振，讓電流波形更流暢、更清晰。而SiC越熱越穩定的特性，使得在液冷系統負載拉滿的高溫工況下得以增強，也能保持低電阻運行。這大大降低了驅動電路本身的發熱量，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，美洲地區高端驅動設備的平均售價預計將以9%的年復合增長率上升。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，其對于數據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59%的增長推動，SiC與GaN功率器件的應用場景將從新能源汽車加速外溢至數據中心熱管理領域也就是液冷散熱，成為支撐算力基礎設施高溢價能力的中流砥柱。

三、7.5%的軟件增速：半導體控制芯片的算力重構與邊緣智能

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

Omdia的這份報告指出：雖然2024年硬件市場萎縮，但軟件和服務市場卻逆勢增長了3.2%，且未來幾年的復合年增長率將達到7.5%，遠超硬件的4.4%。這一數據表明，液冷系統的價值核心正在從單純的“執行”轉向“智能控制”。

圖/Omdia研報截取

與風冷系統簡單的啟停控制不同，液冷系統涉及復雜的熱流體動力學過程。這對液冷控制芯片提出了算力重構與集成邊緣AI的要求：

從標量控制到矢量算力的躍升

液冷系統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調節。算力負載的瞬間波動(如AI訓練任務的突發啟動)要求液冷系統做出即時響應。

這種液冷系統的控制需求要求MCU從傳統的標量控制全面轉向矢量控制。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，完成電流采樣、坐標變換、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象的發生。

邊緣AI與預測性維護的落地

為了匹配軟件服務市場7.5%的高增速，控制芯片還必須具備邊緣AI能力。在雙相液冷系統中，液冷泵體的健康狀態直接關系到整個數據中心的安全。

通過在MCU中集成NPU(神經網絡處理單元)或利用高性能DSP(數字信號處理技術)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，識別出軸承磨損導致的特定頻率振動，或泵體氣蝕引發的壓力脈動。這種基于邊緣側的預測性維護，能夠在故障發生前發出預警，避免災難性的停機事故。這種“硬件+算法”的交付模式，正是半導體器件廠商切入高增長軟件服務市場的關鍵抓手。

圖/AI生成

四、可靠性與集成的終極考驗：模擬傳感半導體芯片的新機遇

液冷環境的特殊性，也為模擬傳感半導體器件帶來了全新的技術挑戰與市場機遇。Omdia報告強調，隨著網絡安全和關鍵基礎設施保護成為硬性指標(如IEC 62443標準)，具備高級功能的產品將獲得市場溢價。這一點在液冷傳感器領域體現得尤為明顯。

在雙相液冷系統中，冷卻液在氣態與液態之間循環相變，這對壓力與溫度的監測精度提出了極高要求。傳統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據中心內部保持穩定性。

因此，Omdia的數據增長預期背后，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與極高的共模抑制比，以確保在復雜的電氣環境中精準捕捉流體的每一次微小波動。

此外，為了適應數據中心高密度的部署需求，智能功率模塊(IPM)與系統級封裝(SiP)將成為主流。將功率開關、驅動電路、保護邏輯甚至隔離接口集成在單一封裝內，不僅能夠縮小體積，還能提升系統的抗干擾能力與可靠性，從而滿足關鍵基礎設施對“零停機”的嚴苛要求。

圖/AI生成

對于半導體產業而言，液冷技術的爆發式增長預示著一個由數據中心熱管理領域催生的半導體器件“藍海”正在形成。

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，或將徹底改寫半導體器件在熱管理領域的價值坐標。

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