液冷分类、市场需求与发展空间如何？

算力规模扩张推动液冷新需求，预计 2027 年市场规模破千亿。

目前，数据中心基础设施的冷却方式主要有风冷和液冷两种方式，风冷方式发 展起步较早，技术较为成熟；液冷方式是近几年由于数据中心对散热需求的提升而 催生的新方式，指使用液体取代空气作为冷媒，为发热部件进行换热，带走热量的 技术。

根据液冷冷却介质与服务器接触方式的不同，可分为间接冷却和直接冷却两种 方式。间接冷却一般为冷板式液冷，根据冷却介质是否发生相变又可分为单相冷板 式和两相冷板式。直接冷却一般为浸没式，根据冷却介质是否发生相变又可分为单 相浸没式和相变浸没式。 随着数字经济的持续发展，AICG、人工智能等新技术的应用，以及各行业的数 字化转型，数据量快速增长，要求数据中心向高密度的方向发展。

2024 年 7 月，国家发展改革委等四部门联合印发《数据中心绿色低碳发展专项 行动计划》，提出明确发展规划：到 2025 年底，全国数据中心整体上架率不低于 60%， 平均电能利用效率降至 1.5 以下，可再生能源利用率年均增长 10%，平均单位算力能 效和碳效显著提高。计划到 2030 年底，全国数据中心平均电能利用效率、单位算力 能效和碳效达到国际先进水平，可再生能源利用率进一步提升。 同时，《计划》提出完善数据中心建设布局、严格新上项目能效水效要求等六项 重点任务，大力推广液冷等高效制冷散热技术，稳步提升新建数据中心单位算力能 效水平，要求新建及改扩建数据中心应达到应采用能效达到《塔式和机架式服务器 能效限定值及能效等级》和《服务器和数据存储设备能效“领跑者”评价要求》标 准。此外，《计划》还指出到 2025 年底，新建及改扩建大型和超大型数据中心电能 利用效率降至 1.25 以内，国家枢纽节点数据中心项目电能利用效率不得高于 1.2。

我国数字经济蓬勃发展，算力规模持续扩张。人工智能需求高速增长，新型数 智化应用日新月异，高密、高算力等多样性算力基础设施持续发展。《数字中国发展 报告（2022 年）》显示，截至 2022 年底，我国数据中心机架总规模已超过 650 万标 准机架，近 5 年年均增速超过 30%，在用数据中心算力总规模超 180EFLOPS，位 居世界第二。 算力的持续增加促进通讯设备性能不断提升，芯片功耗和热流密度也在持续攀 升，产品每演进一代，功率密度攀升 30-50%，芯片功率密度的持续提升直接制约着芯片散热和可靠性，传统风冷散热能力越来越难以为继，推动液冷新需求。 AIGC 的高速发展离不开高算力的支撑，随着计算芯片功耗持续上升带动服务器 及整机柜功耗上升，液冷散热有望成为首选。根据科智咨询，预计 2022-2027 年，中 国液冷数据中心市场将以 59%的复合增长率持续蓬勃发展。预计到 2027 年，随着 AI 系列应用的规模化落地以及液冷生态的日趋成熟，市场规模将突破千亿大关。

算力规模维度而言，随着数字化转型进程加速，人工智能、大数据、5G、IoT、 AIGC 等技术的涌现，我国算力中心建设规模高速增长。依照《全球数字经济白皮书 （2024 年）》数据，截至 2024 年 6 月，全球人工智能大模型数量共有 1328 个，中国 约有 478 个人工智能大模型，位居第二位，占全球比例为 36%。 2020 年以来，我国算力总规模不断上升，根据中商产业研究院预测，2020-2025 年 CAGR 达到 17.32%。截至 2024 年底，我国算力总规模达 280EFLOPS，其中智能 算力规模达 90EFLOPS，占比超过 30%。2023 年 10 月，在《算力基础设施高质量发 展行动计划》中提出，到 2025 年，计算力方面，算力规模超过 300EFLOPS。算力 规模的高速提升，有望推动对液冷散热效率需求以及液冷数据中心市场规模的进一 步增长。

互联网、电信运营商、金融仍是中国液冷数据中心应用比重最大的三个领域。 其中互联网主要是 AI 大模型使得数据中心负荷热量增加、对液冷技术需求提升，电 信运营商大力推动液冷数据中心的应用，而金融的安全要求更为严格，长期追溯等 要求提升数据中心功率密度，也带动了对液冷的需求。预计 2025 年互联网行业液冷 数据中心占比将达到 24.0%，金融行业将达到 25.0%，电信运营商行业将达到 23.0%。 就液冷数据中心下游应用领域维度而言，泛互联网行业以及泛政府行业目前液 冷技术应用最为广泛。根据科智咨询数据显示，2022 年，泛互联网行业对液冷数据 中心需求规模最大，占比达到 32%；其次为泛政府领域，需求比例为 27%；电信行 业与金融行业占比分别为 18.5%和 10.8%。

泛互联网行业对液冷数据中心需求规模较大，推动液冷技术的规模化部署。2022 年泛互联网行业液冷数据中心需求规模为 27.8MW，同比增长 70.55%。泛互联网行 业业务场景具有高密化属性及趋势，推动液冷数据中心规模化发展。预计到 2027 年， 泛互联网行业年液冷需求规模将达到 332.9MW，2022 年至 2027 年 CAGR 为 64%。

泛政府行业液冷数据中心需求增速较快，是目前液冷数据中心需求主要来源之 一。2022 年，中国泛政府行业液冷数据中心需求规模达到 23.5MW（+43.29%）。政 府相关单位及央国企在政务云、政府公共服务以及智算、超算中心等业务方面的拓展，将产生大量智能计算需求，驱动泛政府领域液冷数据中心部署需求将保持较快 增长。预计 2027 年泛政府液冷部署规模将达到 194.7MW，2022-2027 年 CAGR 约为 53%。

根据科智咨询，截至2022年基础电信运营商拥有全国三成以上的数据中心资源， 并提出将采用“技术验证-规模试验-领先标杆”的渐进模式，构建液冷生态链。2022 年，电信运营商液冷数据中心需求规模达到 16.1MW，较 2021 年增长 63%。根据《电 信运营商液冷技术白皮书》可知，电信运营商积极推进液冷技术性能验证，引导行 业标准建设，构建产业发展生态，并提出至 2025 年开展大规模应用。预计到 2027 年，电信行业液冷需求将达到 177MW，CAGR 超过 60%。

根据科智咨询，2022 年，中国金融行业液冷数据中心需求规模仅为 9.4MW，总 体规模较小。随着 AI、区块链等新技术趋于成熟，金融科技快速应用，数据密集的 金融行业对算力提出更高需求。AI 技术正在成为金融科技发展的核心支撑，带动液 冷技术逐步成为金融科技 IT 部署的刚需。预计 2022 年至 2027 年，金融行业液冷数 据中心需求规模 CAGR 达到 59%，2027 年需求规模增长至 95.2MW。

从用户需求来看，高算力应用场景部署需求不断增长。根据中国信通院发布的 《算力中心冷板式液冷发展研究报告(2024 年)》数据显示，高功耗、高密度的大型、 超大型算力中心仍然是未来建设发展的重点。根据 ColocationAmerica 预测数据显示， 2008单机柜功率密度约为6.0kW，2020年功率密度为16.5kW,较2008年增长了175%。 目前大型算力中心的单机架功率密度已经接近 8kW，少数超大型算力中心的单机架 功率密度达到了 20kW。根据赛迪顾问数据，随着数据中心算力飞速提升，高功率单 机柜将迅速普及，预计 2025 年，全球数据中心单机柜平均功率有望达到 25kW。当 功率密度超过 20kW，传统风冷方案已无法满足散热需求，必须采用液冷解决方案。 预计在后摩尔定律时代下，芯片算力与功耗仍将大幅提升。

后摩尔定律时代下，芯片制程技术发展趋缓，计算芯片多以提高核心数量等方 式提高算力，导致计算芯片如 CPU 和 GPU 的功耗不断攀升。AI 服务器作为人工智 能发展的重要算力底座，CPU和GPU的整体功耗在 AI服务器总功耗中占比达到80% 左右。当前主流处理器芯片 CPU 功率约为 200W，最新发布的部分 CPU 已经突破 350W，GPU 等异构加速芯片甚至已经突破 700W。

通用服务器功率平均在 0.5KW 左右，对于 6KW、8KW 的高功率机柜可以放置 10 台服务器以上。AI 服务器功率可达 6KW 以上，以英伟达 DGXA100 服务器为例， 额定功率约为 4KW，单机最大功率约为 6.5KW。一个标准 42U 高度的机柜中，假设 放置 5 个 5U 高度的 AI 服务器，则需要超过 20KW 的单机柜功率，此时液冷或将成 为最佳选择。

据赛迪顾问发布的《2023 中国液冷应用市场研究报告》显示，2022 年液冷数据 中心 1kW 的散热成本为近 6,500 元，相比 2020 年已经下降 46%，预计 2023 年 1kW 的散热成本有望降至 5,000 元左右，与传统风冷的建设成本已基本持平。随着单位散 热成本持续下降，液冷 TCO 优势逐渐显著，液冷渗透率持续增长。根据 IDC 数据， 2023 上半年，中国液冷服务器市场中，冷板式占比较高，主要取决于传统数据中心 对原有基础设施改造成本和难度的关注度，以及当前冷板式方案成熟度较高，商用 基础较好。

通过在节能性、成本、节地、CPU 可靠性、机房环境等维度对数据中心基础设 施的风冷、冷板式液冷和浸没式液冷技术水平和特点进行对比，可以看出液冷技术 相较于风冷方式存在明显优势，更加节能、节地，成本更低，液冷数据中心运行更 加稳定，其中浸没式液冷技术优势更加明显。英伟达 CEO 黄仁勋曾表示，坚信浸没 式液冷技术是未来方向，并将带动整个散热市场迎来全面革新。