3D Systems：3D打印技术在先进算力行业存在巨大商机

现如今，先进计算已成为大国之间争相部署的新战略高地，其发展不仅关乎算力规模，更与散热技术的突破深度绑定。研究指出，每提升1%的算力密度，需同步攻克30%的散热瓶颈。

3D Systems公司已在半导体设备领域深耕十五年，其3D打印技术已深度参与芯片制造的关键环节。该公司工业解决方案首席解决方案负责人Scott Green表示，3D打印行业目前在数据中心行业面临的机遇与在半导体设备制造领域的机遇有很多相似之处。其指出，“当AI芯片功耗突破140kW/机柜时，散热不再是配角，而是决定算力上限的核心。"

3D Systems与一家半导体设备制造商合作了十多年，该制造商利用只有3D打印技术才能实现的独特几何形状来优化高价值部件（如晶圆台）的热管理性能。

3D打印技术在数据中心基础设备市场最适合扮演的角色与温度控制有关。服务器冷却需求占数据中心电力成本的40%，而且随着AI芯片对电力需求的不断增长，这一数字可能还会继续上升。至少在未来十年，数据中心将继续面临热管理问题，需要通过新的冷却硬件来解决，并持续关注和优化热管理系统。

具体来说，AI数据中心将需要像直接芯片液体冷却这样的解决方案，而不是完全依赖传统的风冷系统。NVIDIA最新的AI架构预计将达到每机架140千瓦，如果每个机架单元花费30万到40万美元，每个机架包含8个单元，总硬件投入就高达200万美元。同时，高密度计算造成的电力冷却成本也会激增，企业在初期会更愿意为高效冷却系统支付溢价。

3D Systems为NVIDIA A4000 GPU设计了一款的高效散热器，通过3D打印技术实现了一体化成型，其内部的微通道流道厚度仅0.3mm，热阻降低了40%；集成的密封结构，消除了传统焊接漏液风险。需要指出的是，这款散热器的设计时间不足一小时，从这里就可以发现计算芯片冷却存在巨大商机。

适用于NVIDIA A4000 GPU的防泄漏铜质液体冷却器

半导体设备市场与数据中心基础设备市场的关系，就像F1赛车与航空航天和汽车之间的关系一样。F1将在空气动力学、机械设计、轻量化和增材制造设计优化方面开创最佳实践，然后所有这些概念都会衍生到航空航天领域和商用汽车市场。

半导体设备市场一直以来都在解决主要的加热和冷却问题——流体输送、冷却器以及各种不同的应用。现在，一个交叉机会正在出现，这些已经在上游得到解决的更棘手的问题可以在整个价值链下游得到解决。

适用于NVIDIA A4000 GPU的防泄漏铜质液体冷却器

在此背景下，3D Systems准备在数据中心领域新兴的增材制造市场加大投入力度。据Green介绍，公司已与数据中心行业直接合作约三年，并与少数几家高性能计算(HPC)与人工智能(AI)计算客户达成了合作。同样，与半导体设备一样，成功渗透数据中心行业的关键似乎在于在产品开发阶段开始之前就与合适的客户建立正确的合作关系。

但Scott Green同时指出，虽然存在巨大商机，但同样存在技术门槛——真正的机会属于掌握跨行业热管理经验的玩家，而非只能打印"漂亮零件"的供应商。一直以来，大多数3D打印行业企业的典型做法是制造产品然后销售出去。

用于极端CPU冷却的液氮(LN2)散热器的横截面

3D打印的无氧铜液氮散热器细节

以3D Systems为例，其已经在半导体设备领域深耕15年，解决了众多棘手的热管理问题。“我们把四五种不同的设计理念应用于所有以热管理为目标的产品上，因为我们知道这些理念行之有效。通过使用喷头、储液器将液体均匀地喷射到某个区域，这样就能实现均匀的液体分布，而不是仅仅从左到右的线性分布。这是我们从半导体设备制造中学到的。如果你拥有丰富的经验，能够运用多种设计方法和架构，那么你就能以非常高效的方式获得成功，因为无需运行多次仿真。”

带冷却夹套的双流体域热交换器

总的来说，3D打印技术在数据中心基础设施领域的市场机遇正日益增强。与3D打印技术在半导体设备领域的市场机遇相比，该技术在数据中心行业存在“高风险、高回报”的特点。

“我认为数据中心增材制造的机遇更大，尽管它的波动性也可能更大，”Green总结道。“你可以看到收入和机遇的大幅增长，但如果芯片架构发生变化，一切都可能突然发生改变。另一方面，增材制造也可能是理想的选择，因为你无需模具、周密的规划和供应链协调即可制造零件。而在半导体设备领域，一个新项目通常需要两年时间才能取得成果。在这里，我们秉持的理念是，让我们尽可能快地行动。”

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