引言
本报告围绕算力中心微型泵展开深度研究，系统梳理其技术原理、市场格局与应用特征，深入解读技术发展趋势及企业核心竞争力，为行业从业者提供参考。
01
微型泵的技术原理
1.1 核心工作原理
微型泵是微流体系统里的 “动力心脏”，靠反复扩大和缩小泵体内部的腔室空间来输送液体：腔室变大时，内部形成负压把液体 “吸进来”；腔室缩小时，产生正压再把液体 “推出去”。
根据驱动方式差异，微型泵可分为有运动部件和无运动部件两大类。
有运动部件驱动泵占据市场主流，主要包括振动隔膜型和旋转型两种结构。振动隔膜型利用压电、电磁或热驱动等方式使弹性膜片产生往复变形，配合单向阀实现定向流动。旋转型则依靠齿轮或叶轮的高速旋转将机械能转化为流体动能，具有流量大、扬程高的特点。
无运动部件驱动泵包括电流体驱动、磁流体驱动和气泡驱动等类型。这类泵依靠电场或磁场作用力直接驱动流体，结构简单但流量通常低于1mL/min，主要应用于实验室芯片等精密场景。
1.2 主要技术路线对比
不同驱动类型的微型泵在性能与应用上各有侧重，压电驱动型因综合性能优异，在微型泵市场占据约70%份额。其核心在于压电材料的逆压电效应——当外加电场作用于压电陶瓷时，材料内部电荷移位产生机械变形，带动泵腔隔膜振动。
常用的压电材料包括锆钛酸铅（PZT）陶瓷和聚偏二氟乙烯（PVDF）聚合物，前者压电系数高但脆性大，后者柔韧性好适合柔性应用场景。
1.3 微机电系统（MEMS）
微机电系统（MEMS）工艺使微型泵尺寸大幅缩减。简单说就是用半导体芯片的制造工艺，把微型的机械结构、电子电路集成在硅片等微小基底上，做出的微型化机电一体化器件，核心特点就是超小尺寸、高度集成、可批量生产，能把传统大型机电设备的功能，浓缩到毫米、甚至微米级的芯片上。
它不是单一的驱动或结构类型，而是一种微型化制造工艺，常和压电、电磁等驱动方式结合，打造各类微型器件，在微型泵领域，最主流的就是MEMS 压电微泵—— 用 MEMS 工艺把压电陶瓷片、微型泵腔、流道等集成在硅基衬底上，做出 3×5mm 级别的超小微型泵，适配消费电子、边缘计算等对体积、功耗要求严苛的场景，也是实现微型泵极致小型化的核心工艺手段。
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微型泵市场分析
微型泵市场正处于高速扩容期，全球规模增长迅猛，算力中心液冷是核心增长引擎，叠加新能源、半导体、人形机器人等新兴场景需求爆发，应用边界持续拓宽。
市场格局呈现外资主导高端领域、国产替代加速推进的特征，英国TCS、美国Micropump等国际巨头凭借技术和品牌优势占据高份额，而国内浙江三花、飞龙股份、艾为电子等企业加快技术研发，国产化率快速提升。技术路线推动市场分化，磁悬浮、MEMS 压电微泵等高端产品需求攀升，智能化、高效节能、场景定制化成为行业发展核心趋势，中国依托算力、新能源产业发展及政策支持，成为全球微型泵市场最核心的增长极。
全球市场：2025年规模达449.6亿元，预计2032年增至1271.7亿元，CAGR 16.01%。压电微泵细分领域增速更高，2025-2031年CAGR 16.6% 。
中国市场：2025年规模125.3亿元，占全球27.9%，增速领先全球。预计2031年压电微泵消费占比突破50% 。
03
液冷微型泵技术发展
3.1 液冷系统架构中的泵角色
算力中心液冷系统分为一次侧和二次侧。一次侧通过冷却塔将热量排至大气，二次侧负责将冷却液输送至发热器件。CDU是二次侧的核心，而循环泵则是CDU的”心脏”，驱动冷却液在闭合回路中持续循环。
微泵液冷系统的散热效能建立在微流体力学和传热学原理之上，这些原理决定了冷却液在微通道中的流动行为与热交换效率。研究表明，采用压电微泵驱动的射流冲击液冷系统可成功消散高达200 W的热负载，同时将芯片温升控制在35°C以下。系统的总热阻是各环节热阻，如传导热阻、界面热阻、对流热阻等的串联，微泵通过提高冷却液流速，能够有效降低对流和流体流动相关的热阻。
3.2 三代技术路线演进
液冷微型泵技术经历从机械密封到磁力驱动再到磁悬浮的演进过程。
第一代：传统离心泵
采用机械轴封实现动态密封，依赖接触式轴承。长期运行后密封件老化导致冷却液渗漏，单次维修成本超5万元。动静机封、密封圈等部件需每2年更换一次，停机检修影响系统可用率。缺乏电气与控制集成，无法实现精准流量控制。温控厂商已基本放弃此类方案。
第二代：电子屏蔽泵
采用磁液耦合全封闭设计，电机转子直接浸没于冷却液中，通过磁场驱动叶轮旋转，彻底取消机械轴封。缺点是成本较高，单价对比离心泵高2倍以上。
第三代：磁悬浮微泵
利用转子高速旋转产生的水力动压和电机电磁力耦合，实现转子全自由度悬浮。彻底解决了轴承磨损和功率密度低的问题，适配高功率AI服务器需求。
3.3 磁悬浮微泵技术
磁悬浮微泵的核心在于磁力支承系统。定转子之间无物理接触，通过永磁体或电磁体产生的磁场力实现悬浮和驱动，属于微型泵技术演进中的高端创新方向
悬浮微泵通过流体动力学与电磁力耦合实现转子无接触悬浮，属于微型泵技术演进中的高端创新方向。其核心技术包括：
无槽液体-电磁耦合悬浮：利用转子旋转产生的动压流体与电磁力动态平衡，消除机械摩擦，转速可达20,000 RPM以上。
多物理场耦合设计：通过流体、电磁、机械多场协同建模，实现转子全自由度悬浮调控，间隙精度控制在微米级。
低成本产业化路径：无需额外悬浮部件，兼容现有MEMS制造工艺，体积功率密度显著高于传统方案。
磁悬浮微泵技术技术突破：
华科大罗小兵团队：历时16年研发无槽液体-电磁耦合悬浮微泵，额定流量2.7L/min、扬程107kPa，尺寸仅34×34×31mm，功率密度为传统泵数倍。
中科九微专利：提出磁悬浮分子泵旋转组件设计，通过多边形凸起结构提升装配性能，适配高真空场景。
3.4 MEMS压电微泵技术
在消费电子和边缘计算场景，MEMS压电微泵开辟差异化技术路线。其核心优势在于极致小型化——尺寸可达3×5mm，功耗仅为电磁驱动的1/10。
结构创新：采用双腔并联式无阀结构，压电双晶片作为驱动器比传统压电圆片驱动力更大。推挽工作模式减轻了液流脉动性，在频率1100Hz及电压80V时，双腔体并联式无阀压电微泵的最大流速可达210μL/min，约为相同结构单腔体微泵的1.5倍。
工艺进步：基于铁电PZT薄膜d33模式的MEMS压电微泵，通过叉指电极替代传统双电极模式，显著增加泵体振动幅度。机电转换效率约为d31模式的两倍，且制备工艺步骤更少。
应用边界：压电微泵流量通常在μL/min至mL/min级别，适合手机、AR/VR等紧凑型设备的芯片级散热。180Vpp高压产品可将液体冷却方案导入移动设备，填补国内空白。
3.5 微泵液冷系统架构
一套完整的微泵液冷系统通常采用模块化架构，主要由三大核心单元协同工作。
液冷驱动芯片：作为系统控制中枢，负责为压电微泵提供精确驱动能量。
微型泵：作为系统的动力核心，基于逆压电效应工作，其设计趋向于微型化和低功耗。
微泵液冷膜片：这是热量交换的载体，通常由高柔性膜片制成，内部蚀刻有微流道并充注冷却液。膜片的柔性设计使其能够适应可弯曲设备的形态要求。
3.6 微泵液冷系统工作流程
驱动芯片根据热负载信号输出控制电压。
电压驱动压电微泵内的压电陶瓷产生周期性形变。
形变带动泵腔容积变化，推动冷却液在封闭的微流道网络中循环。
流经发热芯片区域的冷却液吸收热量，温度升高。
携热冷却液流动至外部散热器，将热量释放到环境中。
冷却后的液体回流，重新开始循环。
04
液冷微型泵主要参与企业分析
5.1 国际企业
美国Micropump作为IDEX集团旗下的核心企业，是全球精密微型泵领域的龙头，其主打产品精密齿轮微泵，主要用于算力中心小节点的液冷流体输送。产品凭借流量精准、耐腐蚀、体积紧凑的优势，依托集团强大的资源支撑，持续为全球主流算力设备厂商提供稳定供货服务。
英国TCS 是欧洲微型泵领域的领军企业，专注于精密微型液泵、气泵的研发与生产，其产品可灵活适配算力末端小节点的液冷需求。凭借体积小巧、低能耗、高可靠的产品特性，作为欧洲微型泵领域的核心制造商，该企业在行业内拥有极高的市场认可度。
日本村田（Murata）是全球压电微型泵领域的绝对龙头，凭借深厚的技术积淀，推出的压电微泵、微型鼓风机等产品，完美适配算力小节点及轻薄算力终端的液冷需求。产品兼具体积小、精度高、低功耗的核心优势，依托其在MLCC领域的技术壁垒，可深度适配高端算力芯片的配套需求。
加拿大Boréas Technologies在全球压电微泵液冷方案领域处于领先地位，其核心的CapDrive™系列压电微泵液冷方案，专为轻薄算力终端量身打造。该方案以高能效、超薄集成为核心亮点，核心驱动技术不仅功耗低，集成度也处于行业领先水平，成为全球该领域的技术标杆。
5.2 国内企业
艾为电子专注于压电微泵液冷驱动芯片研发，核心推出180Vpp高压方案，可广泛适配手机、AR/VR及AI终端的液冷需求，该技术成功填补了国内相关领域的空白，为微型泵液冷系统提供核心驱动支撑。
南芯科技深耕压电驱动芯片领域，其研发的压电驱动芯片主要应用于微泵液冷散热场景，覆盖消费电子与算力终端两大领域，兼具低功耗与高精度的核心优势，适配各类小型化液冷需求。
常州威图流体聚焦压电微型液泵与微阀的研发、生产，已实现产品规模化商用，其产品广泛应用于医疗、消费电子及算力终端领域，重点满足各类场景下的精密流体控制需求，可靠性与适配性突出。
华科大罗小兵团队深耕微型泵技术自研，成功研发出无槽液体-电磁耦合悬浮微泵，该产品额定流量达2.7L/min、扬程107kPa，尺寸仅为34×34×31mm，在微型泵技术领域实现了关键性自研突破。
锐盟半导体主打MagicCool系列压电散热微泵，产品采用毫米级厚度设计，具备工业级散热能力，可兼容半导体封装工艺，主要面向高性能计算与各类终端设备，精准匹配紧凑空间下的液冷散热需求。
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小结
算力中心微型泵是液冷系统的核心动力部件，其技术演进与算力中心功率密度提升紧密耦合。从机械密封离心泵到磁力驱动泵，再到磁悬浮微泵，每一代技术迭代都指向更高可靠性、更低能耗、更智能控制。
未来五年，AI算力爆发将持续拉动液冷泵需求。智能化、高效节能、场景精细化是技术演进主线，磁悬浮、AI变频、数字孪生等技术的融合应用将重塑产品形态。国产微型泵厂商在成本控制和本地化服务方面具备优势，有望在千亿级液冷市场中占据更重要位置。
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