2024年液冷行业专题报告：AI助推液冷行业步入新时代

一、冷却技术对比及技术原理

液冷VS风冷

当前数据中心制冷技术以风冷为主。风冷是将空气作 为冷媒，把服务器主板、CPU等散发出的热量传递给 散热器模块，再利用风扇或空调制冷等方式将热量吹 走，这也是散热系统消耗数据中心近半电力的主因。 风冷包括直接空气自然冷技术和间接空气自然冷技术。 这两种风冷技术效率都比较高，但对环境和安装要求 较高，会对IT设备造成损耗降低可靠性。

液冷是一种新型散热方式。2023年液冷的渗透率约为 5%。液冷通过外部冷却水或冷冻水系统实现系统换热， 具体是使用高比热容的液体作为传热工作介质来满足IT 设备（如服务器）的冷却需求。目前，基于液冷技术 的主流方案包括冷板式液冷和浸没式液冷两种，喷淋 式液冷方案国内实施较少。对比风冷，液冷在热换介 质、驱动部件、散热能力、节能降耗、噪音、建设成 本和选址上优势更为明显。考虑到从PUE指标来看， 风冷技术的均值为1.5-1.8，液冷技术可以将PUE指标 降至1.2以下，满足当前绿色数据中心的要求。

风冷技术

风冷技术是当前数据中心制冷技术主流。风冷散热器，其散热原理即通过与发热物体（就电脑而言即CPU、GPU等半导体芯片）紧 密接触的金属散热片，将发热物体产生的热量传导至具有更大热容量与散热面积的散热片上，再利用风扇的导流作用令空气快速通 过散热片表面，加快散热片与空气之间的热对流，即强制对流散热。

液冷技术

当前液冷技术包括冷板式、浸没式、喷 淋式等类型。其中，冷板式液冷技术在 可维护性、空间利用率、兼容性方面具 有较强的应用优势；但在成本方面，由 于其单独定制冷板装置的原因，导致技 术应用的成本相对较高。而喷淋式液冷 技术则通过改造旧式的服务器和机柜的 形式，大幅度减少了数据中心基础设施 的建设成本。浸没式技术与其他两种技 术相比，虽然器件的可维护性和兼容性 较差，但空间利用率与可循环方面具有 较好的表现，降低数据中心的能耗。

冷却方式随机柜功率演变

单机柜功率超出风冷散热阈值，液冷散热大势所趋。根据维谛技术白皮书，风冷散热一般适用于20kW/机柜左右的功率密度以下， 20kW以上时液冷散热优势明显。不考虑考虑到电源模块、网络模块等因素，假设单rack内可以放置6个AI训练服务器，预计单rack 功率可以达到37.8kW（2个CPU功耗700w，8个GPU功耗5600w）；考虑到机柜中其他模块的散热情况，实际单机柜功率会更高。 对于AI训练与推理服务器机柜，其单机柜功率已经超出风冷散热所能覆盖的功率密度范围，液冷散热已成大势所趋。

二、液冷市场格局及产业链

液冷落地不断加速

电信运营商提出液冷三年愿景。《电信运营商液冷技术白皮书》指出了电信运营商在液冷方面的三年愿景，2023年，开展技术验证，充分验 证液冷技术性能，储备规划、建设与维护等技术能力；2024年，开展规模测试，新建项目10%试点液冷技术；2025年，保证50%以上项目 规模应用，推进形成标准统一、生态完善、成本最优、规模应用的高质量发展格局。

互联网厂商应用较为广泛。根据科智咨询，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。2022 年，中国液冷数据中心市场需求 中，泛互联网行业液冷数据中心需求规模最大，达到 32%。一方面以公有云为代表的应用场景具有高密属性，需要采用更为高效的散热方式； 另一方面，头部企业逐步在自有数据中心中开展液冷技术探索与验证，带来相应需求。

国内服务器厂商积极布局

液冷服务器招标占比不断提升。主流服务器制造商已在2022年陆续开始建设标准化规模生产冷板液冷服务器的产线，头部大厂均已明确布局 战略，助力液冷产业化。从运营商招标结果来看，中国移动 2023 年至 2024 年新型智算中心项目共集采2454 台 AI 服务器，液冷比例高达 87%；中国电信 AI算力服务器(2023-2024 年)项目共集采4175台 AI 服务器，液冷服务器占比 25%。  液冷服务器竞争格局较为稳定。对于现有服务器厂商来说，布局液冷服务器难度不高，市场竞争主要集中在现有厂商中。据IDC数据，2022 年浪潮、超聚变、宁畅位居我国液冷服务器市场前三，占据了七成左右的市场份额。浪潮位列第一，超聚变、宁畅凭借液冷服务器的率先布 局、系统的液冷定制方案排名第二、第三位。

液冷全球市场

全球液冷市场保持高速增长。据Market to Market，2023年全球数据中心液冷市场规模为26亿美元，预计在2024将达到49亿美 元。2024至2030年期间将以27.6%的年复合增长率增长，到2030年达到213亿美元 。 全球市场目前以欧美厂商为主，亚太地区正逐步崛起。全球主要厂商有加拿大的COOLIT SYSTEMS、荷兰的Asperitas、美国的 Vertiv Group Corp.、Green Revolution Cooling Inc.、Midas Green Technologies、以及西班牙的Submer。受益于技术发展、 快速数据处理需求增加、节能法规加强以及对液冷系统替代传统风冷的需求提升，亚太地区数据中心液体冷却行业将获得显著增长。

液冷中国市场

中国液冷市场逐年扩张，未来有望继续保持增长。2023年数据中心机房液冷市场为9.3亿元，同比增长46.3%。2024年预计数据中 心支出将回升，机房冷却市场（不包括冷板）总值可达到人民币90亿元。其中液冷技术的渗透率将超过10%，并预测2024至2027 年期间的年复合增长率将达到约50%，到2027年市场规模将达到人民币45亿元。  国内液冷市场集中，多家公司竞争并存。在2023年中国数据中心机房冷却市场（不包括冷板）中，英维克、Vertiv和华为各占据 20%的市场份额，依米康和南京佳力图分别占有8%的市场份额，剩余25%的市场由其他公司占据。

液冷产业链

液冷产业链主要可以分为零部件厂商、专业制冷厂商和服务器厂商。零部件厂商主要有英维克、维谛技术、LiquidStack、3M等； 专业制冷厂商主要有维谛技术、英维克、高澜等；服务器厂商主要有华为、中兴、中科曙光等。

三、液冷行业发展驱动力

驱动力一：芯片功率持续提升，步入液冷时代

相比风冷，液冷在散热、能耗、噪音、以及维护成本方面更具优势。水的热容量是空气的4000倍，热导率是空气的25倍，在相同 流量下可以更有效降低芯片温度，同时液冷技术可以均匀覆盖芯片表面，提高系统稳定性。液冷系统只需低风扇速度即可维持散热， 因此在运行过程中噪音可比风冷降低60%以上。除此之外，不包含易磨损部件使液冷系统使用寿命更长。  液冷将代替风冷成为最优选择。风冷散热的单机柜功率在0-30kw，液冷散热的单机柜功率为30-200kw，其中冷板为30-80kw， 浸没为80-200kw。2024年GTC大会上英伟达发布了NVL72机柜，功率达到120kw，随着单机柜功率的持续上升趋势，风冷已逐渐 无法满足散热要求，液冷散热将成为主流趋势。

驱动力二：PUE标准趋严，能耗问题亟待解决

国内双碳目标下，PUE标准趋于严格。由于2020年国家宣布的双碳目标，政府对于数据中心的PUE考核趋向严格。2021年起，北、 上、广、深PUE标准已降至1.4以下，部分地区已降至1.2以下。 温控耗能亟待解决，采用液冷有望减低整体能耗。目前，国内传统风冷数据中心PUE约为1.5，温控系统能耗占总能耗约40%，在 国家严格的PUE考核标准下，风冷系统已无法满足国家政策需求，数据中心急需降低温控系统能耗以满足国家政策。从PUE指标来 看，液冷技术可以将PUE指标降至1.2以下，满足当前国家政策对绿色数据中心的要求，达到减低耗能的目标。

驱动力三：AI服务器占比提升，液冷方案更具性价比

AI算力需求拉动服务器总市场出货量。2019年以来，我国服务器出货量保持稳步上升趋势，预计2024年可以达到455万台，同比 增长1.3%。尽管2023年受高成本AI服务器的渗透和通用服务器更新推迟影响，全球出货量下降，但AI服务器市场规模的高速增长 有望拉动总市场出货量，预计在2024年达到1365.4万台，同比增长19.8%。  AI服务器出货量占比逐年提升，液冷服务器市场前景看好。2023年全球AI服务器出货量占比为10.4%，国内占比为7.9%，保持自 2020年以来的稳健增长，预计2026年全球AI服务器占比将提升至15%。据IDC，2023年我国液冷服务器出货量为16.1万台，占AI 服务器市场出货量的45%。随着液冷数据中心的普及部署以及国家政策支持，服务器出货量有望继续增长。

四、液冷重点公司

施耐德电气

全球领先的能源管理和自动化公司。施耐德电气成立于1836年，总部位于法 国吕埃尔-马尔迈松。公司在能源管理和自动化领域拥有悠久的历史，并实现 了诸多技术突破，已成长为一家提供全栈能源管理和自动化解决方案的公司。  业务不断拓展，致力于开发和提供数字化解决方案，帮助客户提升效率和可 持续性。施耐德电气的解决方案广泛应用于建筑、数据中心、工业制造和基 础设施等领域，并在节能减排和可持续发展方面做出了显著贡献，被评为世 界最可持续发展企业之一。其广泛的行业知识和成熟的工业电气管理经验使 其能够大幅覆盖不同应用场景的设备与电力需求。

依米康

依米康科技集团在精密环境热管理技术领域具有深厚积累，其产品和服务覆盖数据 中心关键制冷设备，并在A股市场率先上市。公司以关键设备、智能工程、软件业 务和智慧服务为四大支柱，构建起全产业链布局，致力于成为数字基础设施绿色解 决方案的领先提供商，服务于互联网、政府、金融等多个行业领域。  拥有国家企业技术中心的资质，在绿色制造和数据中心软件领域占据领先地位。公 司的关键设备工厂被评为国家绿色工厂，而依米康软件在动环监控和DCIM系统方 面具有行业领先优势。智能工程和新成立的依米康智慧服务公司也分别在智能化集 成技术和智慧乡村服务领域展现出强劲的发展势头。

Vertiv

全球领先的关键数字基础设施和连续性解决方案供应商。Vertiv成立于2000 年,提供硬件、软件、分析和延展服务技术的整体解决方案,帮助现代数据中心； 提供全面覆盖云到网络边缘的电力制冷和IT基础设施解决方案和技术服务组 合,致力于保障用户关键应用的持续运行。  业务遍布全球，与多个龙头企业达成合作关系。Vertiv在全球拥有约 27,000 名员工，业务遍及 130 多个国家，拥有 23 个制造和装配工厂。Vertiv 的主 要客户是三大终端市场的企业：数据中心、通信网络和商业及工业环境。 Vertiv 的主要客户包括阿里巴巴、America Movil、AT&T、中国移动、 Equinix、爱立信、西门子、西班牙电信、腾讯、Verizon和沃达丰。

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编辑：火腿肠