液冷方案运营成本、类型、市场规模及竞争格局分析

机柜功率密度增长驱动液冷落地，液冷运营成本已具性价比。

机柜功耗密度呈增长趋势，风冷散热能力有限，液冷方案是必然选择。目前 英伟达及 AMD 发布的算力芯片，其功率密度均在 60 W/平方厘米以上。根 据 Flex power modules，服务器机柜功率密度持续增长，2023 年单机机柜功 耗密度接近 14 kw。根据维谛，英伟达服务器机柜功耗将持续增长，Rubin Ultra 峰值机柜密度功耗最高或超过 1000 kw。风冷系统最高可实现 30kw 机 柜散热，液冷方案是未来必然选择。目前 GB200 NVL72 及 NVL36 均已采 用液冷散热方案，伴随算力芯片功耗密度以及机柜集成度持续提升，液冷方 案在 AI 服务器渗透率有望持续提升。

液冷方案运营成本已低于风冷，长期运营更具性价比。根据 Supermicro 数 据，以 DGX H100 服务器为例，冷板液冷系统建设费用较风冷方案高约 3 万美元。由于液冷系统不需安装风扇，基于液冷方案的服务器功耗将由 7 kw 下降至 6.3 kw，对应液冷及风冷单机柜的芯片功耗分别为 50.4/56 kw。由于 液冷及风冷方案的 PUE 分别为 1.1/1.5，经我们测算可得对应液冷、风冷单 机柜总功耗为 55.4/84 kw；假设当地电价为 0.1 美元/kw，则 2.4 年后液冷方 案全生命周期运营成本即低于风冷方案。

根据液冷方式可分为冷板式、浸没式和喷淋式。冷板式液冷：通过液冷板 （通常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体）将发热器件的热量间接传递给 封闭在循环管路的冷却液体，散热性能好。其核心组件包括冷板套件、CDU、 manifold、快接头；浸没式液冷以冷却液作为传热介质，将发热器件完全浸没在冷却液中，发热器件与冷却液直接接触进行热交换。其腔体、冷却介质 与冷板式存在显著差异。根据热交换过程中冷却液是否发生相态变化可分 为单相浸没液冷与两相浸没液冷；喷淋式液冷通过重力或系统压力将冷却 液直接喷洒至发热器件或与之连接的导热元件，其可实现 100%液冷，结构 颠覆性较浸没式液冷更小，但节能效果较浸没式液冷差。

我们认为冷板式将是短期主流液冷方案。（1）单点散热能力强。根据《全液 冷冷板系统参考设计及验证白皮书》，冷板式液冷单芯片散热能力在 1 kw 以 上，较单相浸没更强；（2）初始投资成本低。根据 CDCC 测算，30 kw 机柜 采用冷板式/浸没式液冷方案的 CAPEX 分别为 2.1/3.1 万元/IT kw；（3）运 维难度更低。浸没式液冷需采用大量氟化液，根据《冷板液冷服务器设计白 皮书》，浸没式液冷每箱需使用 700~800 L 氟化液，按照密度 1.8kg/L 测算， 仅冷却液重量即达到 1.3~1.4 吨，单机柜质量较冷板液冷高 50~60%，对数 据中心基建水平提出更高要求。并且冷板式液冷维修可直接更换对应冷板， 浸没式需将液体倒出后整体维修，维护过程复杂。（4）维谛积极开发双相冷 板液冷，将进一步提升冷板液冷散热性能。

服务器液冷市场规模高速增长，主要应用于泛互联网及政府部门。根据 Omdia，2023-2028 年全球数据中心冷却方案市场规模由 76.7 亿美元增长至 168 亿美元，CAGR 为 17%。其中液冷渗透率由 13%提高至 33%，预计 2028 年全球数据中心液冷方案市场规模将达到 55.44 亿美元。根据 IDC，2024H1 中国液冷服务器市场同比+98.3%至 12.36 亿美元，其中冷板式液冷占比 95% 以上。预计 2023-2028 年中国液冷服务器市场将由 14.6 亿美元增长至 102 亿美元，CAGR 达 47.6%。根据科智咨询，2022 年液冷服务器在互联网/政 府/电信/金融占比分别为 32%/27%/18.5%/11.7%。

液冷竞争格局仍较分散，国内英维克份额领先。根据 QYResearch，全球数 据中心液冷技术生产商主要包括 Vertiv、Stulz、Midas Immersion Cooling、 Rittal、英维克等。2023 年全球 CR5 约 40%，CR10 约 57%，其中 Vertiv、 Stulz 与 Midas Immersion Cooling 市占率分别达 12%/8%/7%。目前国内市 场主要液冷厂商均具备冷板式和浸没式液冷解决方案，其中英维克在收入 及毛利率水平方面均处于领先水平。根据 Wind，2023 年英维克数据中心业 务收入达 16.4 亿元，较高澜股份/曙光数创/申菱环境高 14.52/9.9/7.58 亿元。 2023 年英维克毛利率为 32.35%，较高澜股份/曙光数创/申菱环境高 15.5/0.98/10.48 pct。

我们认为服务器液冷未来走向方案差异化和部件标准化，设计方案侧重研 发能力，部件制造偏重代工水平与成本控制。液冷方案：液冷厂商需要根据 客户每一代 GPU 芯片功耗、服务器互联方式、使用场景设计对应的液冷方 案，满足客户差异化需求，因此需要持续进行研发投入开发相应的液冷方案。 2023 年英维克、高澜股份、曙光数创、申菱环境的研发投入分别为 2.63/0.39/0.68/1.54 亿元，研发费用率分别为 7.45%/6.79%/10.5%/6.15%；部 件制造：目前下游服务器厂商接口标准并不统一，我们认为伴随后续生态成 熟，有望建立统一的配置标准，方便部件采购与运维管理。零部件标准化将 对液冷厂商的代工制造与成本控制能力提出更高要求。