一、液冷技术概览：冷板式液冷占据主流，多技术路线并行发展
液冷技术依据热器件与冷却液的接触方式，可分为直接接触式与间接接触式两大类。直接接触式液冷通过冷却液体与发热器件直接接触实现散热，包括单相浸没式、两相浸没式和喷淋式液冷；间接接触式液冷则通过散热器间接散热，不直接与发热器件接触，涵盖单相冷板式和两相冷板式液冷。液冷系统由室外侧（含室外冷源、一次侧冷却液）和室内侧（含冷量分配单元CDU、二次侧冷却液、液冷机柜）构成，其基本原理是二次侧冷却液在机柜内吸收设备热量，经CDU内的换热器传递给一次侧冷却液，最终由一次侧冷却液通过室外冷源将热量释放到大气中。
冷板式液冷：技术成熟，应用广泛
冷板式液冷根据冷却液在冷板中是否发生相变，分为单相冷板和两相冷板。单相冷板式液冷通过液冷板将发热器件的热量间接传递给二次侧冷却液，该冷却液在吸热和放热过程中不发生相变。依据液冷板覆盖范围，可分为局部液冷和全液冷：局部液冷通常覆盖高功耗器件，带走约70%的热量，剩余热量通过机房空调或液冷背门以风冷形式带走；全液冷则需根据通信设备硬件架构和结构布局定制化设计液冷板，覆盖所有发热器件。两相冷板式液冷中，二次侧冷却液在设备内吸热汽化，在CDU内冷凝为液态，充分利用相变潜热，综合散热能力更强，可达300W/cm²以上。
以单相冷板式液冷机柜为例，其核心组件包括：
- 二次侧冷却液：以去离子水、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液为主。
- 单相冷板CDU：分为集中式和分布式。集中式CDU布置在机柜外，每列机柜布置一台或几台；分布式CDU安装在液冷机柜内，免二次侧管路部署，可根据机柜功耗灵活部署。
- 分液器：用于机柜内流量分配与收集，将低温二次侧冷却液分配到各设备节点，并收集与液冷板换热升温后的冷却液。
- 液冷板：根据设备芯片功耗进行芯片冷板设计。
- 流体连接器：实现无泄漏通断，设计选型时需综合考虑工作流量、温度、压力、流阻特性等。
- 液冷管路：二次侧冷却液流通通路，参与机柜内各设备节点的流量-流阻分配。
- 漏液检测传感器：针对液冷板、液冷管路、分液器等可能出现液体泄漏的位置或路径布置，及时检测泄漏状态并触发告警策略。
浸没式液冷：散热能力强，技术逐步完善
根据冷却液在换热过程中是否相变，浸没式液冷分为单相浸没和两相浸没。单相浸没式液冷将发热元件浸没在冷却液中直接吸热，通信设备竖插在浸没机柜内，二次侧低温冷却液由底部流入，循环散热过程中始终维持液相。两相浸没式液冷中，二次侧冷却液在设备内吸热由液态转化为气态，通过冷凝器冷凝放热由气态转化为液态，充分利用相变潜热，散热能力显著提升。
喷淋式液冷：对流换热强化，应用前景广阔
喷淋式液冷用低温冷却液直接喷淋IT组件发热元件，热后的高温冷却液换热后再次循环进入服务器喷淋，整个过程无相变。它和浸没式液冷同属接触式液冷，但加强了对流换热，可视为一种特殊形式的浸没液冷，因此可采用与单相浸没式相同的冷却液。
当前，单相液冷为市场主流，多条液冷技术路线快速发展。单相冷板式液冷在液冷数据中心的应用占比达90%以上，是现阶段及未来一段时间的主流方案。单相浸没式液冷节能优势突出，技术逐步成熟，产业链快速发展完善，小规模商用不断推进。然而，相关技术路线在实际使用中仍存在部分问题，如冷板式液冷水基工质泄漏风险、单相浸没式液冷散热能力受限、液冷系统制冷量调控不及时导致节能收益不明显、现阶段液冷数据中心建设成本较高等。
二、驱动因素：芯片功率提升与封装热复杂性，风冷策略失效
驱动因素一：芯片功率快速提升，风冷难以满足需求
随着芯片算力的快速发展，芯片的TDP（散热功率）迅速攀升。以英伟达为例，从V100到GB200芯片，散热功率很快达到1200W以上，甚至更高。采用最新芯片架构的GB200算力模组散热功率达5400W（两块GB200），对GPU服务器的供电和散热等基础设施提出了颠覆性挑战。
同时，单机柜平均功率快速增长，30kW以上占比显著提升。据CDCC数据，2020-2024年全球单机柜平均功率从8.4kW增长至14.7kW，30kW以上占比从5%增长至17%。预计至2026年，单机柜平均功率将达到19.4kW，30kW以上占比达29%。数据中心从GPU芯片到机柜的各个层级功耗显著增长，热量随之增加。机架密度提升至20kW以上后，传统风冷系统散热上限一般为20kW/柜，难以满足需求，而液冷技术可大幅提升散热效率，满足高散热需求。
驱动因素二：先进封装带来复杂热路径，传统散热策略失效
先进封装技术在提升算力的同时，导致热量分布不均匀。集成电路发展进入“后摩尔时代”，为满足高计算需求，支持多芯片异构集成的先进封装技术成为趋势，如台积电的CoWoS技术、英特尔的Foveros技术、苹果的UltraFusion技术。然而，当一个封装中集成多个异构芯片时，电源路径长度和宽度变化、不同芯片类型热特性差异，叠加动态变化的工作负载，易导致热量分布不均匀，出现局部热点，使传统散热策略失效。
传统风冷基于稳态热阻模型设计，而液冷更适应瞬态热冲击以保持芯片稳定性。以NVIDIA最新的GB200系列为例，其B200芯片采用台积电CoWoS封装技术，多层堆叠结构、多芯片系统级集成等特点导致热路径复杂，传统散热系统难以应对。此外，先进封装带来的热复杂性使瞬态热冲击成为压垮芯片稳定性的根源，这也是“近芯片冷却”方案被重新审视的原因。
GB300单机柜液冷板及UQD数量大幅增长，设备价值量有望提升。以GB200 NVL72机柜为例，液冷总成本约为7.91万美元；而下一代GB300芯片采用独立液冷板设计，液冷总成本约为9.5万美元。2027年推出的Rubin Ultra NVL576机架功率将达600KW，实现100%液冷，甚至有望引入两相液冷技术，对液冷设备提出更高要求。
三、市场规模：AI应用拉高算力需求，液冷方案迎来爆发增长
算力需求高速增长，液冷温控加速渗透
中国传统IDC业务将逐步回暖，市场有望迎来新一轮快速增长。2024年中国传统IDC市场规模约1570亿元，CIDC预计2025-2028年市场规模将从1730亿元增长至2525亿元，CAGR达13%。未来，随着宏观经济稳步复苏、数字经济持续发展以及AI技术更新迭代并与各行业融合加速，中国传统IDC市场将迎来新的增长契机。中国智算中心市场在需求推动下投资规模高速增长，2024年市场规模约1014亿元，预计2025-2028年市场规模将从1356亿元增长至2886亿元，CAGR达29%。
算力需求激增与数据中心能耗问题突出，国家积极出台政策支持液冷服务器发展。如2021年国家发改委、工信部出台方案，提出到2025年数据中心运行电能利用效率和可再生能源利用率明显提升；2024年7月国家发展改革委等四部门发布专项行动计划，提出因地制宜推动液冷等高效制冷散热技术。
制冷成数据中心故障主要原因之一，随着功率提升，服务器热保护关机时间显著缩短。据权威机构Uptime Institute研究，制冷系统故障率已超过IT系统，成为数据中心宕机的主要原因。一旦制冷故障，服务器温度会在几分钟内飙升到无法正常运转的程度。据《数据中心在制冷系统中断期间的温升》白皮书，机房制冷中断后5分钟左右，所有位置温度达到不可接受范围。随着IT负载提升，高功率机柜在制冷中断情况下可稳定运行时间缩减。
三大电信运营商合力发布液冷三年愿景，实现2025年50%以上液冷规模应用。全力打造高水平液冷生态链，构筑开放生态，推进液冷机柜与服务器解耦，引领形成统一标准，降低PUE，获取最低TCO；发挥规模优势，大力拓展应用。2023年开展技术验证，2024年开展规模测试，至2025年开展规模应用，共同推进形成标准统一、生态完善、成本最优、规模应用的高质量发展格局。
多省份能效要求不断提升，液冷技术加速普及。中国通服数字基建产业研究院预计2025年全国数据中心用电量达1200亿度，二氧化碳排放总量约10000万吨。节能优化和能源替换是两大减排途径，根据CDCC统计分析，2021年度全国数据中心平均PUE为1.49，“东数西算”政策明确要求到2025年数据中心PUE＜1.25或＜1.2。按照赛迪顾问相关数据测算，液冷渗透率预计在2025年达到20%。
存量市场节能改造需求兴起，运营商数据中心改造场景中空调改造占比达72%。数据中心增量需求成倍增长的同时，存量市场节能改造需求也逐渐兴起。2023-2025年数据中心节能改造市场空间规模超340亿元，改造需求主要来自运营商、第三方IDC服务商、金融等主体，其中运营商改造场景主要为空调、电源、机柜搬迁、机房整改等方向，空调改造规模占比最大，达72%。
AI推动GPU功率提升，液冷成为制冷必然选择。据CDCC报道，由于新增GPU功率快速提升，制冷成为严重挑战，液冷成为必然选择。预计2025年和2028年全球范围内采用液冷的数据中心净新增容量预计为2.82GW和9.10GW，CAGR为47.78%，渗透率从2025年的12%快速提升至31%。
数据中心转型液冷，预计2025-2029年中国液冷服务器市场CAGR达到47.8%。算力需求高速增长催化数据中心加速建设运行，单机柜功耗持续提升，单机发热量提升带来效率降低和故障率提升，催生出更强的温控需求。液冷技术相比风冷可有效节能且具备更高安全性，有望持续提升市占率。根据IDC数据，2025年中国液冷服务器市场规模将达到33.9亿美元，与2024年相比增长42.6%；预计2025-2029年，中国液冷服务器市场年复合增长率将达到约48%，2028年市场规模将达到约162亿美元。
液冷市场空间广阔，25-27年CAGR有望达到52.3%。目前液冷增长驱动主要为通算中心和智算中心的新建需求，以及存量通算中心改造需求。预测2025-2027年新建部分液冷市场规模从116.9亿元增长至305.1亿元，CAGR为61.6%；改造部分液冷市场规模从33.0亿元增长至42.3亿元，CAGR为13.3%。总体来看，2025-2027年，中国液冷市场规模从149.8亿元增长至347.4亿元，CAGR为52.3%。
冷板式液冷占比较大，冷板、液冷泵价值量占比较高。预测2025-2027年冷板式液冷市场规模从127.4亿元增长至277.9亿元，CAGR为47.7%。其核心零部件2027年市场规模预测如下：冷板97.3亿元，液冷泵55.6亿元，散热器41.7亿元，管路系统27.8亿元，工质20.8亿元，控制单元20.8亿元。
液冷格局较为集中，传统厂商维持高份额
液冷数据中心产业链主要包括上游零部件、中游液冷数据中心和下游应用领域。上游零部件主要包括冷却液、CDU、接头、电磁阀等，主要公司有科华数据、海悟科技等；中游液冷数据中心主要包括芯片端、液冷服务器等基础设施及解决方案、液冷数据中心集成方等，主要公司有英伟达、华为等；下游应用领域主要包括电信运营商和互联网，主要公司有电信、移动、联通、百度、阿里巴巴、腾讯等。
液冷服务器市场较为集中，前三市占率超7成。从厂商销售额角度来看，2024年液冷服务器市场占比前三的厂商分别是浪潮信息、超聚变和宁畅，占据了七成左右的市场份额。传统服务器厂商在液冷领域维持较高市场份额的核心原因在于其技术积累、全栈服务能力与产业生态协同的综合优势。
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