液冷时代到来：数据中心散热需求增加

随着服务器功耗增大和算力提升，散热需求也逐渐增加。传统的风冷散热已经无法满足需求，因此嵌入式散热设备逐渐兴起。液冷作为一种嵌入式散热方式，具有明显的优势。根据统计预测，到2025年，中国液冷数据中心市场渗透率将达到20%以上，市场规模可能达到千亿级别。国内外厂商纷纷加入液冷技术竞争，中国的中科曙光、华为、联想、阿里等厂商在该领域处于领先地位。

政策驱动

根据国家碳中和环保目标到2025年数据中心PUE降到1.3一下，国家枢纽节点降至1.25以下。

而目前主流的风冷技术PUE技术多数在1.4以上，风冷技术不符合国家要求，只有液冷才能达到技术指标，比如浸没式液冷可以达到1.1以下。

AI高算力下散热要求提升

AI高算力带来下，AI服务器融合了传统的CPU芯片和高功率的GPU芯片，使得整机功率激增。例如，NVIDIA A100 SXM芯片单卡功耗高达400W，而8卡AI服务器的GPU热功耗总计可达3.2kW。H100 PCIe 5.0芯片的单卡功耗更是达到了惊人的700W。这与传统通用服务器，如H3C的R4900 G6服务器处理器最大功率385W形成鲜明对比。AI服务器的功耗提升超过了数十倍。

传统的风冷制冷方式在单机柜的散热上限方面通常面临着15kW的瓶颈。然而，液冷数据中心能够提供超过30kW的散热能力，显著超越了风冷系统。以配置了8张H100 GPU卡的服务器为例，仅GPU自身的功耗就能达到5.6kW，这还不包括CPU、存储设备以及整体机柜散热的能耗。风冷系统在处理这种高功耗场景时显得力不从心，成为实际应用中的痛点。因此，液冷散热技术在这种环境下迅速成为了解决AI服务器机柜散热问题的首选方案。

国内行业成长空间

2022年我国液冷服务器市场规模约10.1亿美元，同比增长189.9%，2023年中国液冷服务器市场仍将保持快速增长，市场规模也预计将达15.1亿美元，IDC预计，2022-2027年，中国液冷服务器市场年复合增长率将达到54.7%，2027年市场规模将达到89亿美元。

液冷技术路径

液冷的工作原理是以液体作为冷媒，利用液体的高热容和高热传导性能，通过液体流动将IT设备的内部元器件产生的热量传递到设备外，使IT设备的发热器件得到冷却，以保证IT设备在安全温度范围内运行。

根据冷却液与发热器件的接触方式不同，可以分为间接液冷和直接液冷。

间接液冷是指服务器热源与冷却液之间没有直接接触的换热过程，以冷板式液冷技术为主。

直接液冷是指将发热部件与冷却液直接接触的冷却方式，包括浸没式和喷淋式液冷技术。其中又可以根据冷却液是否会发生液态到气态的转变，将浸没式液冷分为单相浸没式液冷和双相浸没式液冷。

当前，冷板式液冷和浸没式液冷为液冷的主要形式。

冷板式液冷的优势

兼容性冷板式液冷的改造成本相对较低，不需要对数据中心现有的机房及机柜进行大规模改造其适用的硬盘、光模块等服务器部件与风冷方案一致，运维模式、机房承重与风冷场景也基本一致

散热效果与节能性冷却效果和节能性要远好于风冷，PUE可以达到1.2左右（据《绿色高能效数据中心散热冷却技术研究现状及发展趋势》数据显示，风冷散热下数据中心的PUE值通常在1.5左右）

浸没式液冷的优势主要在于：

散热效果与节能性：与冷板式液冷相比，浸没式液冷中采用了直接接触式的热交换，传热系数高，冷却效果更好，节能性更强（双相浸没式液冷方案的PUE在1.04，1.07左右，单相浸没式为1.09左右）

国内液冷服务器的竞争格局

国内液冷技术壁垒不高，但液冷服务器行业具有较高的技术壁垒，先进入者具备先发优势。目前国内主要厂商在液冷技术方面还处于试验或初步应用阶段，中科曙光为市场的重要领导者，华为、阿里、联想紧随其后。

液冷技术的原理相对简单，涉及到的核心组件主要包括冷却液、循环泵、散热器等，这些组件在市场上相对容易获得。因此，从硬件角度来看，开发一套液冷系统的成本并不高。液冷改造的难点是需要对服务器硬件改造，改造后系统出现问题归责问题，从这个角度讲，谁家的服务器谁负责改造。

液冷服务器的增量空间主要在哪里？

据IDC数据显示，2022年全球数据圈数据量规模达到103.66ZB，中国数据量规模将从2022的23.88ZB增长至2027年的76.6ZB，CAGR达到26.3%，增速有望位列全球第一。

根据IDC预测，未来3年全球新增数据量将超过过去30年之和，数据激增将使数据存储、传输和处理的所需算力呈现指数级增长。

算力基础设施加快建设，成为支撑数字经济发展的“重要底座”，数据能力和算力需求循环增强。IDC预测，中国智能算力规模将持续高速增长，预计2027年将达到1117.4EFLOPS，2022-2027年CAGR达33.9%。

英伟达会使用液冷吗？

AI服务器功耗提升，NV A100芯片单卡功耗400W，H100芯片单卡功耗高达700W。

风冷的技术瓶颈无法满足AI服务器的散热需求，英伟达有望转为液冷散热，带来冷板、冷却液、系统级散热环节的价值增量。

算力国产替代对液冷服务器有影响吗？

从全球视角看英伟达的算力芯片是最顶级的，单个芯片算力非常大，国内来说需要多个芯片累积才能达到英伟达的效果，芯片多了功率上升，对散热的需求量更大，这个角度讲利好液冷散热。

液冷技术相比传统散热价值量有提升吗？

单台AI 服务器的散热价值量约为单台传统服务器的 3-4 倍

PUE是什么？为什么它会影响电力成本？降低PUE的意义是什么？

PUE指的是整个数据中心的总能耗除以IT设备的能耗，决定整个电力成本一个非常大的关键因子。降低PUE可以满足国家双碳要求，降低数据中心的能耗和碳排放。

对于市场存量风冷服务器来说，国家有要求强制改造为液冷服务器吗？

存量服务器这块，国家没有强制性的计划，中国现有的大约500万台机柜中，有70%到80%的机柜的PUE在1.5以上，这意味着这些机柜的能效较低。针对这一情况，北上广深等一线城市已经出台了相关政策，要求PUE在1.8以上的机柜必须关停，1.6到1.8的机柜必须进行改造以降低PUE，而PUE在1.3到1.6的机柜则将采用梯度电价政策，以经济手段鼓励降低能耗总的来说不改就多交钱多交电费，超1.8就强制关停。

存量改造的意愿如何？

有一定的驱动力，主要是节能收益大，实现1000kw散热，风冷、液冷分别消耗500kw、30kw电能，液冷带来节能收益明显。

液冷技术相对于风冷技术有什么优势？

液冷技术可以提升整个服务器运行的效率和稳定性，具备比较强的一个冷却力，可以大幅的降低数据中心的能耗。

液冷这个产业链大概有哪些环节？

冷板，然后是快速接头，之后是一大堆的不锈钢管件（包括不锈钢管道、不锈钢阀门等），之后是水泵、还原器、冷却泵、冷却塔，包括管道上的一些阀门，这是整套的东西。

液冷服务器爆发的节点是什么？

主要是AI服务器的爆发和现有设备的改造

AI服务器所未来所需要的液冷，到底是用冷板多一些，还是浸没式多一些？

目前使用冷版的比较多，因为冷版比较便宜。冷版现在1000万的成本大概在1万块钱，浸没的成本是一万五左右啊。所以现在用冷板的比较多。但是现在从每年的增量看，21年到23年的增量，冷版的增量没有浸没的增量快。冷板的缺陷就是没法做备份。因为对有些AI系统，像自动驾驶啊，远程医疗啊，它是不能停的，像这些业务的话，他就要求对安全性要求很高啊。用冷板的话，就会造成安全隐患的。冷板系统一旦坏了，然后服务器就要停掉。冷板是安全性不对，浸没的安全性是非常好的，冷板有很多缺陷的，但是现在基本还是冷板为主，因为便宜。

液冷产业链里边价值链最大的细分是什么？

从技术路径看冷板液冷，价值量最大的就是冷板，给CPU换热，CPU接受面积越大，换热速度越快，所以他们现在技术就是把给CPU接触那一侧缩成微通道，或者缩成毛刺，越多，面积越大，表面积越大，散热。对浸没来说，价值量最大的最贵的是电子氟化液。

国内电子氟化液龙头？

目前真正量产的就是巨化股份

新建的数据中心特别是AI方面一定要用到液冷吗？

随着服务器功耗的增大，液冷的需求越来越大，风冷已经无法满足散热需求。

液冷技术相比风冷技术有什么优势？

液冷技术相比风冷技术具有更强的冷却力，可以大幅度降低数据中心的能耗。

国内厂商在液冷市场中的地位如何？

国内厂商如中科曙光、华为、联想、阿里等都跟随海外厂商比较快

核心个股：

曙光数创，巨化股份，新宙邦英维克、高澜股份、申菱环境、佳力图，同飞股份、飞荣达、银轮股份、强瑞技术、科创新源、川润股份等。

特别声明：内容仅代表个人观点，不构成任何投资指导，据此买卖，盈亏自负，股市有风险，投资需谨慎！