算力需求增长，芯片功耗提升，风冷已无法满足，液冷技术正从“可选项”变为算力基础设施的“刚需”，其发展路径将深刻重塑数据中心架构，推动AI、云计算等产业迈向绿色可持续发展新阶段。

一、技术背景与必要性

随着AI算力需求呈指数级增长，芯片（如英伟达H100 GPU、华为昇腾系列）功率密度已突破单机柜100kW，传统风冷技术（散热效率仅0.024 W/mK）因物理极限（热密度上限约20kW/柜）和能耗问题（PUE≈1.5）逐渐失效。液冷技术凭借液体导热系数（水0.6 W/mK）是空气的25倍、潜热能力是空气的1000倍等特性，成为突破散热瓶颈的核心方案。

二、主流技术路径与创新

冷板式液冷（间接接触）??

??原理??：通过铜/铝冷板紧贴芯片，冷却液（水/乙二醇溶液）循环吸热，配合CDU（冷却液分配单元）实现热交换。

??优势??：兼容性强（改造成本低）、可靠性高（无液体泄漏风险），单机柜功率密度可达33-50kW，PUE降至1.1-1.2。

??案例??：中科曙光冷板方案覆盖58%国内液冷数据中心，英伟达HGX液冷机柜采用270对快接头设计。

??浸没式液冷（直接接触）??

??单相浸没??：服务器浸入氟化液（如3M Novec），通过自然对流散热，PUE<1.09，但需定制密封机箱。

??相变浸没??：冷却液（如氟碳化合物）沸腾吸热，蒸汽冷凝回流，PUE可低至1.05，支持单机柜100kW+功率密度。

??标杆案例??：阿里云杭州数据中心采用全浸没氟化液方案，PUE=1.09，年省电7000万度；芬兰LUMI超算通过浸没技术实现PUE=1.02。

??喷淋式液冷（靶向冷却）??

通过微通道喷头精准喷洒冷却液至芯片表面，冷却液流量仅为浸没式的1/3，但需解决喷嘴防堵塞问题，商业化案例较少。

三、核心技术突破

??冷却介质创新??

氟化液（低GWP、绝缘性）替代传统矿物油，巨化股份国产氟化液成本较3M降低40%。

纳米流体（添加纳米颗粒）提升导热系数50%，但成本高昂暂未商用。

??智能控制系统??

AI算法动态调节流量（±1%精度）和温度（±0.5℃），LG电子数字孪生平台可提前3小时预测热失控风险。

??热回收技术??

余热用于区域供暖（如阿里云张北数据中心），综合能源利用率达92%，冷却液回收效率>90%。

四、行业应用与生态

2024年中国液冷服务器市场规模达23.7亿美元（同比+67%），预计2029年突破162亿美元。三大运营商要求2025年50%数据中心采用液冷，英伟达GB300、华为昇腾910B等产品全面液冷化。Ａ股液冷??产业链玩有主要有

??整机厂商

浪潮信息（.SZ）??全球服务器市占率第二（国内30%），液冷服务器量产能力领先，配套微软/阿里数据中心，2024年液冷出货量超15万台，市占率45%。

??紫光股份（.SZ）??UniCool液冷机柜支持冷板+浸没混合散热，运营商市场中标份额超35%，2024年订单金额破50亿元，中标电信45亿元液冷大单。液冷相关专利287项，行业第一。

??中国长城（.SZ）??国内首台喷淋液冷服务器开发者，2024年完成第三代喷淋系统迭代，PUE低至1.04。

液冷核心组件供应商

??中石科技（.SZ）??导热材料国内第一，液冷板产品通过英伟达GPU服务器认证，2024年第三季度净利润同比增长252%。

??川环科技（.SZ）??液冷管路系统进入华为供应链，技术指标达国际水平，单相浸没管路市占率超20%。

??飞荣达（.SZ）??液冷板+散热模组双布局，华为核心供应商，2024年液冷业务营收增长45%。

??巨化股份（.SH）??氟化液国产替代龙头，3M替代产品成本降低40%，2025年产能将达5万吨/年。

科创新源（.SZ）：液冷板生产商。

温控系统与基础设施

??申菱环境（.SZ）??华为液冷核心伙伴，单相浸没系统适配英伟达DGX架构，2024年冷板订单增长40%。

??江苏雷利（.SZ）??液冷泵批量供货捷氢科技、亿华通，储能温控泵市占率15%。

前沿技术布局

??飞龙股份（.SZ）??液冷超充技术突破，充电桩液冷系统供货华为，2024年净利润增长25.8%。

??双杰电气（.SZ）??600kW液冷超充技术落地，适配800V高压平台，2024年充电桩业务营收占比提升至30%。

材料与测试服务

??新宙邦（.SZ）??冷却液产能8万吨/年，打破陶氏垄断，数据中心专用NE100冷却液通过微软认证。

三美股份（.SH）：冷却液生产。

??强瑞技术（.SZ）??华为液冷测试设备第一供应商，2024年上半年数据中心营收增长285%，工装治具市占率35%。

五、挑战与未来趋势

??当前瓶颈??

初期成本高（比风冷高30%）、标准化缺失（接口/管路不统一）、运维复杂度高。

??技术演进方向??

??液冷原生设计??：芯片与冷板协同优化，Intel下一代GPU将集成微流道散热结构。

??混合制冷架构??：风冷（环境调控）+液冷（芯片级）+自然冷（室外侧）三级耦合，维谛技术方案实现能耗降低70%。

??边缘液冷??：微型化冷板（体积缩小60%）适配5G基站、车载算力平台。

六、经济性与环保价值

??TCO对比??：液冷系统初始投资高10%，但3-5年内通过电费节省实现回本（年节电2400万度/50MW数据中心）。

??碳减排??：全球数据中心PUE从1.6降至1.1，年减碳量达1.5亿吨（相当于日本全国排放量）。

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