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液冷技术行业研报:AI算力的冷却革命与芯片厂商认证格局

25-09-24 18:28 241次浏览
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1 产业概况:三重驱动下的必然选择

液冷技术已从"可选项"变为"必选项",成为AI高密度算力基础设施的刚性需求。核心驱动因素包括:AI算力需求爆发英伟达 GB300系统单机柜功率达120kW)、政策强力牵引(中国要求2025年新建数据中心PUE低于1.3)、以及经济效益显著(液冷可将数据中心PUE从风冷的1.5-1.8降至1.1以下,电费降幅可达93%)。

全球液冷市场正进入爆发期。据中国信通院数据,2024年我国智算中心液冷市场规模达到184亿元,较2023年同比增长66.1%,预计到2029年将突破1300亿元。Markets and Markets数据显示,2024年全球数据中心液冷市场空间约为19.6亿美元,预计2025年将达到28.4亿美元,到2032年有望提升至211.4亿美元,2025-2032年复合增速约为33.2%。

2 技术路径:冷板式与浸没式并行发展
2.1 冷板式液冷(间接液冷)

技术特点:冷却液在冷板内流动,不与电子元件直接接触。分为单相(冷却液无相变)和两相(冷却液沸腾汽化)。

应用现状:技术成熟,改造成本低,与现有基础设施兼容性高,率先规模化应用。2023年中国液冷服务器中95%以上采用冷板式解决方案,市场份额约80-90%。

市场规模:预计2028年中国冷板式液冷市场规模达253亿元。

2.2 浸没式液冷(直接液冷)

技术特点:将服务器完全浸没在冷却液中,散热效率极高。分单相(冷却液不沸腾)和两相(冷却液沸腾利用汽化潜热)。

应用现状:更适合超高密度场景(如英伟达GB200)。单相浸没因部署成本低、易于维护,成熟度更高;两相浸没散热效率更高,但技术复杂度高。

市场规模:预计2028年中国浸没式液冷市场空间达729亿元。

2.3 技术对比

表:冷板式与浸没式液冷技术对比

特征冷板式液冷浸没式液冷散热效率较高极高改造成本较低较高PUE值~1.15≤1.05技术成熟度高(规模化应用)发展中(扩大应用)冷却液要求较低(多用水基液)高(需绝缘氟化液)适用场景现有数据中心改造、中高密度新建超算中心、AI集群、极高密度

3 产业链解析:冷却液与系统集成是关键

3.1 上游:冷却液——国产替代的焦点

冷却液是浸没式液冷技术的核心,价值量占比近60%。其竞争格局正经历深刻变革

传统巨头退场:3M因PFAS环保争议,于2022年底宣布2025年底前彻底退出氟化液生产,留下巨大市场真空。

国产替代加速

巨化股份 :电子级氟化液纯度达99.999%,2024年产能扩张至5000吨,其产品"巨芯冷却液"达国际水平。

新宙邦 :已建成2100吨含氟冷却液产能,进入三星、SK海力士供应链,跻身全球前五。公司已参与制定了多项液冷领域标准及规范,应用于IDC数据中心不同场景的产品已成熟量产,目前正按照计划积极推动与国内外各主流厂商的相关认证工作。
3.2 中游:系统集成与关键组件
系统集成环节技术壁垒高,市场集中度不断提升(CR5从2020年51%提升至2024年68%)。

国际领先者:Vertiv(维谛技术,2024年Q1订单同比+60%)、Green Revolution Cooling (GRC)、LiquidStack等

中国主力军

英维克 :成为互联网巨头和芯片巨头生态的合作伙伴,其全链条液冷方案获得市场认可。绑定英伟达并拥有液冷全产业链服务能力,在近一个月实现了近90%的涨幅。公司不仅中标中国电信 11.2亿元弹性DC舱项目,还进入英伟达供应链体系。

曙光数创 :浸没式液冷集装箱数据中心单机架散热能力达100kW,中标中国移动 45亿元订单。

高澜股份 :提供冷板式和浸没式多种解决方案,具备一站式综合能力。公司目前可提供以冷板式和浸没式为主的多种数据中心液冷解决方案,具备从散热架构设计、设备集成到系统调试与运维的一站式综合解决方案的能力,可将PUE值控制在1.1以内。
飞龙股份 :公司2025年7月在安徽芜湖成立子公司安徽航逸科技有限公司,专注于数据中心、风光储能充电桩等民用领域液冷泵研发、生产与销售。

4 芯片厂商认证与合作格局

液冷技术已成为AI芯片厂商的必然选择,获得芯片厂商认证成为液冷企业的核心竞争优势。


英伟达的认证体系尤为关键。英伟达正推动上游供应商开发一类名为MLCP(微通道水冷板)的水冷散热组件,以应对AI GPU芯片随代际更替不断上升的发热,单价是现有散热方案的三至五倍。2025年是英伟达AI芯片液冷技术渗透率大幅提升的一年,随着单芯片功耗的提升,液冷市场规模有望明显增长。

5 挑战与发展建议

5.1 主要挑战
创新不足:尤其在冷却液材料、相变换热等基础领域。
标准缺失:缺乏统一的标准规范体系,导致产业链协同不足、责任界面模糊

成本与供应链:初期部署成本仍较高,且3M退出后高端氟化液供应链稳定性面临考验。

5.2 发展

加速技术研发:加强冷却液国产化替代、材料兼容性、信号完整性等研究;探索余热回收、智能运维。

健全标准体系:鼓励上下游企业参与制定贴合实际需求的标准。

强化认证合作:积极推动与国内外主流芯片厂商的认证合作,进入全球供应链体系。

构建产业生态:推动产业链上下游协同创新和开放解耦。

6 未来展望

液冷技术不再仅是散热工具,正逐渐转化为数字基础设施的核心使能器(Enabler)。到2030年,液冷将深度融入AI训练推理、自动驾驶实时计算等场景,形成万亿级市场生态

未来AI的竞争力,不仅取决于算法和芯片的先进程度,更取决于能否高效、可持续地管理算力产生的巨大热量。那些在冷却液材料、系统集成及整体解决方案上具备核心技术能力和深厚场景理解,并获得主要芯片厂商认证的企业,将成为AI时代不可或缺的"降温者",并有望在全球数字经济 新秩序中掌握定义权。

免责声明:本研报基于公开信息和行业分析,不构成任何投资建议。市场有风险,决策需谨慎。
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