隨著(zhù)大模型訓練與推理需求爆發(fā)，AI芯片算力不斷提升，功耗與發(fā)熱問(wèn)題日益凸顯，正成為制約智能設備性能釋放的核心瓶頸。實(shí)驗表明，當芯片溫度升至70–80℃時(shí)，每再升高10℃，性能下降近50%。高溫已成為制約AI應用發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸，也催生了新一代散熱技術(shù)的迫切需求。

在此趨勢下，傳統的冷卻解決方案難以跟上需求，導致過(guò)熱問(wèn)題，從而降低芯片性能并降低用戶(hù)體驗，越來(lái)越難以應對高功率密度芯片的散熱挑戰。液冷散熱技術(shù)憑借其主動(dòng)循環(huán)、高效導熱和靈活布局的優(yōu)勢，正逐步從數據中心走向移動(dòng)終端，成為AI時(shí)代熱管理的新方向。

液冷散熱：從數據中心到移動(dòng)設備的散熱變革

散熱技術(shù)的進(jìn)化史，本質(zhì)上是行業(yè)對“算力－功耗－熱量”三角平衡的破解史。傳統散熱方案長(cháng)期依賴(lài)熱管、均溫板（VC）等被動(dòng)式相變技術(shù)，其核心邏輯是通過(guò)材料的導熱特性將熱量“疏導”至散熱面。但這類(lèi)技術(shù)受限于二維平面傳導，當芯片功率密度超過(guò)一定閾值，散熱效果就將大打折扣。

液冷散熱技術(shù)并非全新概念，早在高性能計算和數據中心中已有成熟應用，其核心原理是通過(guò)液體（如水、礦物油、氟化液等）直接或間接接觸發(fā)熱部件，利用液體更高的比熱容和導熱效率，實(shí)現更快速、更精準的熱量傳遞，從而顯著(zhù)提升散熱效能，降低能耗，并支持高密度計算設備的穩定運行。

目前液冷技術(shù)主要應用在A(yíng)I數據中心中，技術(shù)實(shí)現形式主要分為三類(lèi)：冷板式通過(guò)金屬導熱板精準冷卻核心發(fā)熱部件，兼容性強且改造成本低，適用于中高密度機柜；浸沒(méi)式將設備完全浸入冷卻液實(shí)現極致散熱（PUE可低至1.03），但需專(zhuān)用密封設計和高成本氟化液，適配超算/AI等高熱密度場(chǎng)景；噴淋式依賴(lài)定向噴射蒸發(fā)吸熱，技術(shù)成熟度低且泄漏風(fēng)險顯著(zhù)，目前僅邊緣計算等特定場(chǎng)景試點(diǎn)（當前冷板式占主流60%+，浸沒(méi)式增速35%+）。冷板式液冷因其技術(shù)相對成熟且改造成本較低，目前在市場(chǎng)中占據主導地位，2024年在我國液冷數據市場(chǎng)中占比超90%。而浸沒(méi)式液冷則因其極高的散熱效率，在超算中心、AI訓練集群等高熱密度場(chǎng)景中的應用也在逐步增加。

液冷散熱技術(shù)正處于快速發(fā)展和規?；瘧玫碾A段，TrendForce集邦咨詢(xún)預估，液冷技術(shù)在A(yíng)I數據中心的滲透率將從2024年的14%，大幅提升至2025年的33%。與此同時(shí)，隨著(zhù)AI手機、輕薄筆記本、AR/VR設備等移動(dòng)終端對算力需求的飆升，液冷技術(shù)也開(kāi)始“小型化”“集成化”發(fā)展，作為應對高功率密度算力需求的關(guān)鍵解決方案，正在從數據中心向消費電子等領(lǐng)域快速擴展。

但更多的挑戰出現也隨之出現。智能手機、平板、AR/VR等移動(dòng)設備的內部空間相比AI數據中心相差甚遠，傳統液冷方案的泵體體積、功耗、噪音都難以適配。這就像要在火柴盒里裝一套空調系統 —— 既要功率足夠，又要足夠“小巧”。

微泵液冷：移動(dòng)設備中的“微型空調系統”

與傳統的被動(dòng)散熱方案（如石墨片、VC均熱板）相比，微泵液冷系統的散熱效率提升顯著(zhù)，能夠應對高熱流密度，保障設備高性能持續穩定運行，滿(mǎn)足手機AI PC、數據中心、超薄本、游戲本的高算力散熱需求。更關(guān)鍵的是，其柔性管道設計可適配折疊屏鉸鏈、超薄機身等復雜空間，解決了傳統散熱方案“硬接觸”的適配難題。

其中，壓電微泵液冷技術(shù)更是由于響應快、易控制和易集成的特點(diǎn)而受到越來(lái)越多關(guān)注，壓電微泵技術(shù)的出現，為移動(dòng)設備的散熱難題提供了鑰匙。壓電微泵液冷散熱是基于壓電陶瓷逆效應開(kāi)發(fā)出的新一代主動(dòng)散熱驅動(dòng)方案，通過(guò)壓電微泵與高分子薄膜的超高集成實(shí)現主動(dòng)式液冷。其工作機理是，當交變電場(chǎng)施加于壓電陶瓷，材料發(fā)生微米級形變，改變泵腔容積，配合單向閥的“開(kāi)關(guān)”動(dòng)作，冷卻液被持續“吸入”并“壓出”，在微米級管道中形成循環(huán)，將芯片產(chǎn)生的熱量精準轉移至散熱片。

壓電微泵液冷技術(shù)屬于主動(dòng)式散熱方案，由于其超低功耗、超小體積、超靜音、高背壓、高流量、高凈換熱系數等特點(diǎn)，非常適用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦、AR/VR眼鏡、運動(dòng)相機、可穿戴設備、無(wú)人機、AI算力服務(wù)器、AI機器人、微型醫療設備等散熱系統中，有望成為各類(lèi)移動(dòng)終端熱管理領(lǐng)域重要的技術(shù)解決方案。

但現有的壓電微泵的普及也受制于三大技術(shù)瓶頸，一是驅動(dòng)電壓高，傳統方案需300V以上電壓，遠超移動(dòng)設備電池的供電能力；二是集成難度大，泵體、驅動(dòng)電路、控制模塊的分立設計占用過(guò)多空間，能效低；三是噪聲大，對驅動(dòng)波形的諧波要求高。因而傳統壓電微泵方案多依賴(lài)分立元件，體積大、能效低，仍然難以滿(mǎn)足消費電子對緊湊與節能的雙重要求。

南芯SC3601：以“芯”破解液冷驅動(dòng)難題

隨著(zhù)移動(dòng)智能終端設備不斷突破性能和設計的極限，壓電微泵液冷系統的采用有望成為行業(yè)的一大趨勢。面對液冷驅動(dòng)難題，國內芯片廠(chǎng)商在壓電微泵液冷散熱產(chǎn)品方面進(jìn)展喜人，南芯科技在近期推出的SC3601壓電微泵驅動(dòng)芯片，成為國內首款能廣泛應用于移動(dòng)智能終端的液冷驅動(dòng)解決方案。

SC3601集成升降壓轉換器，驅動(dòng)電壓峰峰值達190V，采用WLCSP和QFN小型化封裝，響應速度可達亞毫秒級，完美匹配壓電微泵液冷系統的需求。其三大技術(shù)創(chuàng )新重新定義了移動(dòng)液冷的可能性邊界。

首先，能量回收機制是SC3601的“節能密碼”。傳統驅動(dòng)方案采用單向能量轉換，電能通過(guò)壓電材料轉化為機械能時(shí)，約90%的能量以熱能形式浪費。而SC3601采用雙向轉換架構，在壓電振子形變復位時(shí)，能將機械能反向轉化為電能回收，整體節電效率較傳統方案提升10倍。這意味著(zhù)，搭載該芯片的手機能夠在實(shí)現高性能運算的同時(shí)，將液冷系統的能耗大幅降低，從而在提供更強散熱能力的基礎上，顯著(zhù)提升整體能效表現，實(shí)現了性能與續航的雙重優(yōu)化。

其次，高精度波形控制則解決了“流量穩定性”難題。壓電微泵對驅動(dòng)波形的純度極其敏感，哪怕微小的諧波干擾都可能導致流量波動(dòng)。SC3601將總諧波失真加噪聲（THD+N）控制在0.3%的超低水平，讓冷卻液流量誤差不超過(guò)2%，實(shí)現對微泵的高精度、低噪聲控制，可實(shí)現更即時(shí)精確的反饋。

最后，集成化設計最終打破了“空間桎梏”。傳統方案需要至少5個(gè)分立元件才能驅動(dòng)壓電微泵，而SC3601將驅動(dòng)電路、控制模塊、保護機制集成在單顆芯片中，體積縮小至0.8mm2，僅相當于一粒米粒的1/5。這種集成度使其能輕松嵌入智能手表、AR眼鏡等超小型設備，為可穿戴設備的“AI化”掃清散熱障礙。

在SC3601 出現之前，全球壓電微泵驅動(dòng)芯片市場(chǎng)幾乎被國際廠(chǎng)商壟斷，國內廠(chǎng)商要么依賴(lài)進(jìn)口，要么因性能不足難以商用。南芯科技SC3601的高集成度與低功耗特性，使其可廣泛應用于智能手機、平板、穿戴設備、觸覺(jué)反饋模組、鍵鼠等領(lǐng)域。它不僅解決了壓電微泵驅動(dòng)電壓高、波形質(zhì)量要求高的痛點(diǎn)，更在性能上直接對標國際頭部廠(chǎng)商的同類(lèi)型產(chǎn)品。

隨著(zhù)南芯科技等國內廠(chǎng)商的突破，壓電微泵液冷技術(shù)不再僅是實(shí)驗室中的概念，而是正逐步走進(jìn)普通用戶(hù)的口袋、背包和桌面。在這場(chǎng)方寸之間的熱管理革命中，南芯科技以“芯”為筆，正在書(shū)寫(xiě)國產(chǎn)芯片在高端驅動(dòng)領(lǐng)域的新篇章。