液冷优势、技术方案与市场规模如何？

液冷技术相较风冷优势显著。

根据《绿色节能液冷数据中心白皮书》，1）液冷换热效率 更高。液体的体积比热容是空气的 1000-3500 倍，导热系数是空气的 20-30 倍，同等空 间情况液冷的冷却能力远高于空气。2）液冷服务器的安全可靠性更有保障，可确保 CPU 核温低至 65℃以下（比风冷方式降低约 25℃），且在突发高频运行时不会引起 CPU 温度 瞬间大幅变化。3）液冷方式节能效果更加优异，省去大部分风扇及空调系统能耗，相比 传统风冷机房节能 20%-30%以上。4）液冷方式降低机房噪音，工作环境更舒适。浸没式 液冷机房噪音甚至可降至 60dB 以下，实现“静音机房”的效果。5）液冷方式支持高密 度部署, 节省主机房空间 50%-80%。 液冷技术显著提升了能源使用效率。PUE（Power Usage Effectiveness）是数据中心消 耗的所有能源与 IT 负载消耗的能源的比值，用于评价数据中心能源效率。在可持续发展、 “双碳”等政策理念指引下，中央及地方政府相继出台相关政策，对数据中心 PUE 提出 更高要求。根据工信部《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023 年）》，新建大型及 以上数据中心 PUE 需降低到 1.3 以下，严寒和寒冷地区力争降低到 1.25 以下。根据《绿 色节能液冷数据中心白皮书》，液冷技术革命性地改变了传统散热方式，取代大部分空调 系统（压缩机）、风扇等高能耗设备，可实现节能 20%-30%以上。以某液冷数据中心为例， 液冷设备取代空调设备，耗能占比仅为 9%，数据中心 PUE 降低至 1.2 以下。

液冷技术主要包含冷板式、浸没式、喷淋式方案。液冷是一种利用液体带走发热器件热 量的散热技术，适用于需提高计算能力、能源效率、部署密度等应用场景。液冷利用了液 体的高导热、高热容特性替代空气作为散热介质。同传统强迫风冷散热对比，液冷具有低 能耗、高散热、低噪声、低 TCO 等优势。液冷技术分为接触式及非接触式两种，接触式 液冷是指将冷却液体与发热器件直接接触的一种液冷实现方式，包括浸没式和喷淋式等具 体方案。非接触式液冷是指冷却液体与发热器件不直接接触的一种液冷实现方式，主要包 括冷板式方案。

冷板式液冷在三种主流液冷方案中技术成熟度最高。冷板液冷通过液冷板将发热器件的 热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体，并通过冷却液体将热量转移，是解决大功 耗设备部署、提升能效、降低制冷运行费用、降低 TCO 的有效应用方案。但存在机柜功 耗低、液冷占比低时，节能收益不显著问题，且标准化推进难度大。 浸没式液冷性能优势明显，但对配套要求较高。浸没式液冷是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并进行热交换的制冷形式。 其核心优势在于节能、高可靠性、低噪声等，但在器件选型、运营维护、机房环境要求方 面有一定局限性。

喷淋式液冷存在与浸没式液冷相同的局限性问题。喷淋式液冷是面向芯片级器件精准喷 淋、通过重力或系统压力直接将冷却液喷洒至发热器件或与之连接的导热元件上的液冷形 式，属于直接接触式液冷。根据《中兴通讯液冷技术白皮书》，喷淋式液冷同样实现了 100% 液冷，其结构颠覆性优于浸没式液冷，但节能效果弱于浸没式液冷，且存在与浸没式液冷 相同的局限性问题。

混合式液冷有效改善了传统浸没式液冷因散热路径不精准导致核心发热部件覆盖不足的 问题，但也面临系统结构复杂及调控困难的挑战。混合液冷将冷板式和浸没式液冷融合 在一起，充分利用各自的优点，组成一套系统，解决更高热密度的服务器散热问题。该技 术目前有两条技术路线：“单相浸没+两相冷板”和“单相浸没+单相冷板”。 据《相变浸 没式液冷系统研究》，英伟达联合多家企业与高校共同研发了混合冷却架构，该架构其核 心创新点体现在以下几个方面：1）芯片热管理性能显著提升，单芯片功耗突破 1kW 时热 阻仅为 0.01K/W，1kW 功率下的温升仅为 10K；冷却系统能耗占比优化至 IT 设备总能耗 的 5%，实现 pPUE 低至 1.05；2）服务器采用 3U 高密度设计并支持 10kW 功率负载， 同时通过双路径散热（核心部件采用相变冷板式，其余区域使用浸没式）确保运行稳定性， 年在线率达到 99.996%，满足 T4 级数据中心标准。3）整套系统包含 6 个机架，单机架 功率密度高达 169.4kW，展现出高效能散热与高可靠性并重的技术突破。

在单柜功耗激增的背景下，液冷模块持续升级，液冷技术更具备竞争力。HANSEN FLUID 官网数据显示，随着 B200 芯片在 2024 年的推出，英伟达 GPU 的 TDP（热功耗设计） 被推升至新的高度，液冷状况下单颗 B200 功耗可达 1200W。GB200 采用单相冷板式液 冷，在 NVL72/36 的设计架构下，每层 ComputeTray 配备两组 GB200。因此，在 1-2U 的服务器高度内，需承载与过去 H100HGX 系统相近的总 TDP，采用散热效率更高的液 冷技术成为必要选择。同时，在 NVL72/36 的设计架构下，随着整柜功率增加，分摊至单 位功耗的成本降低，NVL72 和 NVL36 单位功耗成本分别为 841.67/957.22 美元/kW。 GB300 摒弃了 GB200 的大面积冷板覆盖方案，改为每个 GPU 芯片配备独立的一进一出 液冷板，显著提升了散热效率，同时允许更灵活的硬件配置。此外，根据冷却液与液冷技 术公众号，即将推出的英伟达 Rubin 芯片机柜功耗达 1000kW+，新一代机柜或仅能采用 浸没式液冷满足散热需求。

液冷市场规模呈现出加速增长的趋势。根据睿信咨询，在算力基础设施投资和新能源应 用推动下，全球液冷系统市场近年来保持高速增长，规模已达数十亿美元级别。2024 年 全球液冷系统市场规模约为 65 亿美元，预计 2034 年将增至 130 亿美元，2025-2034 年 复合年增长率（CAGR）约 7.3%。增长主要受高性能计算（HPC）、AI 和机器学习等应用 需求激增驱动。数据中心对高密度服务器的冷却需求激增，带动液冷技术快速渗透。

我们预测 25-27 年全球服务器液冷产品市场规模将达到 242、425、568 亿元。根据 TrendForce，随着 AI 服务器与 AI 芯片需求的同步看涨，预计 2023 年 AI 服务器出货量 将接近 120 万台，同比增长 38.4%，占整体服务器出货量近 9%，至 2026 年占比将进一 步提升至 15%。我们预计，随着单台服务器功耗与算力需求同步提升，浸没式液冷有望 大规模普及，单价进一步降低。