AI液冷从可选走向必选,国产供应链加速突破

  • 来源:东吴证券
  • 发布时间:2026/08/14
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AI行业液冷专题:从可选到必选,国产供应链突破加速.pdf

AI机柜功率密度向百KW/MW级演进,传统风冷面临散热瓶颈,液冷技术凭借低能耗、高散热优势正从“可选”走向“必选”。冷板式液冷因兼容现有服务器形态和运维体系,成为当前AI机柜主流方案。液冷系统由一次侧和二次侧构成,二次侧价值量占比超70%,是产业核心。市场空间爆发:预计全球液冷市场空间将从2026年的102亿美元增长至2030年的873亿美元,复合年增长率约71%。其中二次侧市场空间由73亿美元增至660亿美元,CDU作为二次侧核心,2030年市场规模预计达334亿美元。技术壁垒高企:CDU需具备系统级逻辑控制能力和零泄漏可靠性,测试周期长制约产能;冷板向微通道和液态金属TIM升级,精密加工与...

液冷技术演进:从风冷瓶颈到液冷标配

随着人工智能算力需求的爆发式增长,芯片功耗与机柜功率密度呈现快速上升趋势。以英伟达平台为例,GPU热设计功耗已从A100的400W提升至B300的1100W,未来VR300潜在功耗或进一步攀升。高功耗芯片带动单机及整柜热负荷快速上行,AI机柜功率密度正向百KW乃至MW级演进。传统风冷散热依靠空气带走热量,但受限于空气热容量低、传热路径长等物理特性,在面临风量、噪声、风扇功耗、机房空间和PUE(电源使用效率)瓶颈时,逐渐难以承接高密度算力的散热需求。

相比之下,液冷技术通过冷板贴近GPU/CPU等高热源,以水/乙二醇等冷却液直接带走热量,具备传热效率高、低能耗、高散热、低噪声的显著优势。数据显示,传统风冷的PUE范围通常在1.25-1.6之间,而冷板式液冷可降至1.1-1.25,浸没式液冷更是低至1.03-1.15。液冷技术能有效降低制冷系统电耗,满足节能目标下的PUE要求,正成为数据中心高功率密度散热场景的优先方案,并将全面覆盖GPU/CPU、交换机、光模块、电源等所有发热部件。当前,冷板式液冷因兼容现有服务器形态和运维体系,供应链成熟且改造成本较低,短期确定性最强,是Blackwell/Rubin等高功率AI机柜的主流方案。

系统架构解析:二次侧价值量占据主导

通用液冷系统可拆分为一次侧和二次侧两套循环。二次侧位于室内,负责将IT设备产生的热量带到冷量分配单元(CDU),其成本占比约70%-75%,是液冷系统价值量的核心来源。二次侧核心部件包括CDU、冷板、快接头(QDC)、分水器(Manifold)及冷却液。其中,CDU作为系统控制和换热中枢,占二次侧成本约30%-50%;冷板直接贴合高热源,占二次侧成本约25%-30%;QDC连接Manifold与服务器冷板水路,支持快速插拔,占二次侧成本约20%;Manifold负责机柜内供回液分配,占二次侧成本约10%-15%。

一次侧位于室外,负责将CDU换出的热量通过冷却塔/干冷器/冷水机组等设备排向环境,价值量约占25%-30%。一次侧更偏重冷源设备和工程交付能力,国内单KW价值量约为1.5-2k元,海外则高出50%-100%。在一次侧中,冷却塔/干冷器负责自然排热,占一次侧成本约50%;冷水机组用于极端工况补冷和冗余,占一次侧成本约30%。随着液冷提高了一次侧可接受水温,冷水机组的配置和运行时间有下降空间,但在高温高湿或冗余要求下仍承担重要调峰作用。

核心部件壁垒:CDU与精密加工是关键

在二次侧众多部件中,CDU的技术壁垒尤为突出。大功率CDU需整合复杂逻辑控制,如泵功率分配、流量分配、一二次侧联动及精准控温,涉及软件算法和硬件传感器的深度耦合。目前全球仅少数头部企业具备此能力。此外,零泄漏与长寿命是液冷系统的核心痛点,CDU内部大量管路、阀件、接头和焊接点需在高压、高流量、长期运行下保持100%无泄漏,制造和设计难度极高。工艺与产能方面,CDU需逐台进行实际模拟带载测试,测试周期长且平台搭建成本高昂,制约了产能的快速扩张。

冷板的技术壁垒则主要体现在精密加工与焊接工艺上。随着微通道成为冷板主流趋势,流道细至50-100微米,需采用激光刻蚀等精密加工技术,对设备和工艺要求极高。焊接是防止漏液的最关键环节,主流工艺包括真空钎焊、高频焊等,其中高频焊生产效率高但量产经验稀缺。同时,界面材料(TIM)从导热硅脂升级为液态金属,要求冷板表面进行镀金处理以解决腐蚀问题,进一步增加了制造工序和成本。QDC作为最易漏液的连接点,其密封设计、插拔寿命和耐压耐腐蚀能力也是核心竞争要素。

市场空间测算:千亿赛道迎来共振增长

AI新增算力的高增长叠加液冷渗透率的提升,正在快速打开液冷市场空间。预计全球AI数据中心新增算力将由2026年的18.6GW提升至2030年的101.4GW,复合年增长率约53%。对应液冷需求由15GW提升至101GW,主要来自英伟达、Google及其他ASIC平台液冷渗透率的持续提升。与此同时,液冷单位价值量逐步抬升,由2026年的700美元/KW提升至2030年的约861美元/KW。据此测算,全球液冷市场空间将由2026年的102亿美元提升至2030年的873亿美元,复合年增长率约71%。

从价值结构看,二次侧市场空间由2026年的73亿美元提升至2030年的660亿美元,占比维持在70%以上。其中,CDU受单柜功率提升、容量升级和冗余配置提高驱动,价值量弹性更突出,2030年市场空间预计达334亿美元;柜内四件套(冷板、QDC、Manifold、冷却液)市场空间预计达325亿美元。一次侧市场空间则由29亿美元提升至213亿美元。英伟达Rubin单柜液冷价值量较GB300显著提升,单KW价值提升20%,主要得益于机柜功率提升、液冷覆盖率接近100%以及系统配置升级。

商业模式分化:国产厂商多路径切入

终端客户商业模式的差异化决定了国产厂商的盈利弹性。英伟达链由平台方强管控规格和认证,海外及台系厂商在CDU、冷板、QDC等环节先发优势明显,国内企业多通过代工、二供或白名单认证切入,短期更多赚取代加工利润,份额相对较小。Google及其他ASIC链更强调供应商自产与直接供货,柜外大型CDU由国内厂商如英维克等参与,直供机会明确;柜内四件套主要由ODM组织采购,再对接国内配套厂商,盈利能力有望优于单纯代工。

国内CSP链以系统集成和工程交付为主,集中式L2L CDU+二次侧管路方案更常见。虽然认证门槛相对较低,但价格敏感度高,利好具备全链条产品、快速响应和本地交付能力的国产厂商。随着2026年下半年国内液冷厂商海外订单加速落地,核心供应链业绩弹性可期。重点看好具备一二次侧系统集成能力的公司,以及在CDU、工程交付和关键零部件领域具有技术优势的厂商。

编辑:流星雨
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