AI快速發(fā)展加速液冷時(shí)代來(lái)臨 我國液冷服務(wù)器擁有強大增長(cháng)勢能與巨大發(fā)展前景

一、人工智能浪潮推動(dòng)下，液冷服務(wù)器從“可選項”踏入“必選項”

近幾年隨著(zhù)AI技術(shù)的爆火，尤其是在chatGPT大模型遍地開(kāi)花后，全球的算力規模將以幾何倍數增長(cháng)。據有關(guān)測算到2030年，全球AI算力將增長(cháng)500倍。而算力需求的暴漲，造成了芯片功耗快速提升，普通的散熱系統已經(jīng)解決不了這個(gè)問(wèn)題。在此背景下，液冷技術(shù)應運而生，成為數據中心散熱的新寵。

液冷服務(wù)器，亦被稱(chēng)為水冷服務(wù)器，是指液體注入服務(wù)器，通過(guò)冷熱交換帶走服務(wù)器的散熱的一種服務(wù)器。液冷服務(wù)器是一種革新性的服務(wù)器技術(shù)，這一技術(shù)的突出亮點(diǎn)在于液體的熱容量與熱傳導率遠勝于空氣，使得液冷服務(wù)器能夠更為高效地直接或間接冷卻服務(wù)器內部的高發(fā)熱組件。

根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國液冷服務(wù)器行業(yè)現狀深度分析與投資前景預測報告（2025-2032年）》顯示，與傳統風(fēng)冷相比，液冷具有高效能、高可靠、超靜音、節省空間等優(yōu)勢，同時(shí)其利用液體冷媒為數據中心發(fā)熱部件進(jìn)行高效換熱，更能滿(mǎn)足高密度、高功耗的散熱需求，是解決“算力熱”與“散熱焦慮”問(wèn)題的最優(yōu)解。當下，在人工智能浪潮推動(dòng)下，算力需求由通用算力向智算以及超算升級是行業(yè)的發(fā)展大趨勢，液冷服務(wù)器也從“可選項”踏入“必選項”，成為了 “剛需” 硬件。

二、AI算力需求激增推動(dòng)液冷市場(chǎng)爆發(fā)，市場(chǎng)發(fā)展空間巨大

算力產(chǎn)業(yè)是當前我國發(fā)展最為火熱的重要產(chǎn)業(yè)之一，其市場(chǎng)發(fā)展潛力及空間巨大。近年來(lái)隨著(zhù)人工智能技術(shù)（AI技術(shù)）飛速發(fā)展，應用場(chǎng)景不斷豐富，我國算力需求爆發(fā)式增長(cháng)。尤其是進(jìn)入2024年以來(lái)，我國人工智能大模型發(fā)展百花齊放，70%的訓練和 95%的推理都依托于算力。隨著(zhù)各行業(yè)數字化、智能化轉型加速推進(jìn)，從制造業(yè)的智能生產(chǎn)到服務(wù)業(yè)的精準營(yíng)銷(xiāo)，海量數據的處理與復雜算法的運行，都急需強大、高效且穩定的算力支持，一場(chǎng)圍繞算力的產(chǎn)業(yè)變革與布局也在我國加速鋪開(kāi)。

數據顯示，截至2024年9月，我國算力總規模達246EFLOPS（指每秒進(jìn)行百億億次浮點(diǎn)運算的能力），算力應用項目超過(guò)1.3萬(wàn)個(gè)，在用算力中心機架總規模超過(guò)830萬(wàn)標準機架，算力總規模居世界前列。截止到2024年底，我國智能算力規模達725.3 EFLOPS，同比增長(cháng)74.1%。同時(shí)，我國58.3%的算力中心已連接到國家骨干網(wǎng)，國家算力樞紐節點(diǎn)已全面實(shí)現20毫秒時(shí)延保障能力，全國65%的省市可以在5毫秒內接入一個(gè)算力數據集群。

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伴隨著(zhù)AI技術(shù)與各行各業(yè)不斷融合，這些領(lǐng)域對AI技術(shù)的依賴(lài)程度越來(lái)越高，需要更強大的算力來(lái)支撐復雜的數據處理和分析任務(wù)。在此背景下，基于A(yíng)I發(fā)展的智算中心的電力功耗將不斷高增，使得行業(yè)節能減排的需求強烈，這進(jìn)而帶動(dòng)了液冷技術(shù)的加快應用和液冷服務(wù)器市場(chǎng)的擴張。當前，人工智能以及大語(yǔ)言模型等技術(shù)仍處于飛速發(fā)展，對于算力的需求還將持續增長(cháng)。

當前，生成式AI引領(lǐng)的技術(shù)變革帶動(dòng)下，全球AI算力需求高漲，驅動(dòng)數據中心朝高密度化發(fā)展，帶動(dòng)數據中心計算芯片功耗持續上升。有數據顯示，2023年至2026年，全球數據中心能耗將從49GW增至96GW，三年CAGR超 25%，其中AI算力能耗激增，到2026年將超40GW，占數據中心總能耗超40%，成為數據中心能耗增長(cháng)的主要推手。由此可見(jiàn)，我國液冷市場(chǎng)發(fā)展巨大，液冷服務(wù)器有著(zhù)巨大的發(fā)展空間。

三、數據中心快速發(fā)展下液冷黃金時(shí)代來(lái)臨，市場(chǎng)正展現出強勁增長(cháng)勢能和巨大發(fā)展前景

當前，隨著(zhù)人工智能、大數據、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，尤其是國內供給和需求兩端都出現積極變化，對于數據中心的需求也將隨之增加，導致數據中心規模持續增長(cháng)。根據工信部數據顯示，截至2023年底，我國在用數據中心機架總規模超過(guò)810萬(wàn)標準機架，算力總規模達到230eflops，智能算力規模達到70eflops，增速超過(guò)70%。截至2024年上半年，我國已經(jīng)建設和正在建設的智算中心超過(guò)250個(gè)；智算中心招投標相關(guān)事件791起，同比增長(cháng)高達407%；已有超20個(gè)城市建設了智算中心。截至2024年5月底，全國規劃具有超萬(wàn)張GPU集群的智算中心已有十多個(gè)。

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與此同時(shí)，數據中心的能耗問(wèn)題也日益受到關(guān)注，特別是在“數字中國”和“雙碳”目標的背景下，高功耗與低碳目標之間的矛盾愈發(fā)顯著(zhù)。據統計，我國數據中心能耗占全社會(huì )用電量的比例持續上升，預計2030年我國數據中心年能耗約占國內社會(huì )用電量的3%至4%，總量可達4800億千瓦時(shí)。

數據中心作為算力基礎設施的載體，主要為服務(wù)器、存儲、機柜等ICT設備提供運行環(huán)境場(chǎng)所，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈通常涉及IT、電力和制冷，其中制冷系統是數據中心IT設備穩定運行的重要保障，也是維持數據中心良好運轉的基礎。

能耗是計算過(guò)程的直接必然產(chǎn)物，以熱量形式存在，與算力相伴相生。數據中心是算力網(wǎng)絡(luò )的重要基礎設施。數據中心運轉的算力越高，則能耗越高。一旦能耗的熱量累積超過(guò)閾值，就會(huì )限制算力的發(fā)揮。

因此，在當前數智算力需求大爆發(fā)、數據中心快速發(fā)展的背景下，如何優(yōu)化布局冷卻系統和高效低耗地將數據中心的環(huán)境溫度控制在工作溫度范圍內成為了眾多數據中心廠(chǎng)商和溫控方案解決商的重要課題。而突破桎梏的秘訣，就在于把熱量徹底、有效地帶走。在此背景下，液冷發(fā)展大勢所趨，突破的關(guān)鍵在于冷鏈系統化、全液冷以及制冷劑創(chuàng )新。

當前，數據中心散熱技術(shù)主要有以空氣為介質(zhì)進(jìn)行散熱的風(fēng)冷技術(shù)和以液體為介質(zhì)的液冷技術(shù)。其中風(fēng)冷技術(shù)是目前普遍應用的散熱技術(shù)，但在A(yíng)I集群、高性能計算（HPC）集群等散熱密度較高的場(chǎng)景下，液冷技術(shù)優(yōu)勢盡顯，推動(dòng)數據中心液冷時(shí)代加速到來(lái)。因此當下在可持續性要求和AI算力功耗不斷上升的背景下，數據中心冷卻市場(chǎng)正展現出強勁增長(cháng)勢能和巨大發(fā)展前景。

四、液冷技術(shù)爆發(fā)帶動(dòng)液冷服務(wù)器高速增長(cháng)，預計到2028年規模將達到102億美元

當前我國數據中心液冷正加速起勢。數據中心作為我國“新基建”重要組成，被賦予綠色低碳等新內涵，政策層面也明確提到到2025年，全國新建大型、超大型數據中心平均電能利用效率（PUE）降到1.3以下，國家樞紐節點(diǎn)進(jìn)一步降到1.25以下。在國家發(fā)展改革委等四部門(mén)發(fā)布的《數據中心綠色低碳發(fā)展專(zhuān)項行動(dòng)計劃》中，也明確指出將因地制宜推動(dòng)液冷、蒸發(fā)冷卻、熱管、氟泵等高效制冷散熱技術(shù)，提高自然冷源利用率。根據工信部數據，2023年度國家綠色數據中心PUE平均值為1.26，仍然處于高位水平，而液冷方案能大幅降低PUE，潛在應用空間極大。數據顯示， 2023年數據中心冷卻市場(chǎng)規模已飆升至76.7億美元，遠超預期，這一增長(cháng)勢頭預計將持續至2028年，年均復合增長(cháng)率（CAGR）將達到18.4%，屆時(shí)市場(chǎng)規模將達168.7億美元。

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液冷技術(shù)的爆發(fā)，還帶動(dòng)了液冷服務(wù)器的高速增長(cháng)。數據顯示，2023年我國液冷服務(wù)器同比大增52.6%，市場(chǎng)規模達到15.5億美元，預計2023-2028年，我國液冷服務(wù)器市場(chǎng)年復合增長(cháng)率將達到45.8%，到2028年這一市場(chǎng)規模將達到102億美元。多位行業(yè)人士認為，2024年可謂液冷元年，2025年有望成為液冷散熱正式起飛的一年。

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從應用領(lǐng)域來(lái)看，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)是液冷服務(wù)器最大買(mǎi)家，2024年上半年占超60%份額，云服務(wù)提供商積極建設液冷數據中心用于處理海量數據與復雜計算任務(wù)；電信運營(yíng)商因技術(shù)發(fā)展致數據中心規模擴大、能耗突出，對液冷服務(wù)器需求快速增長(cháng)并積極探索相關(guān)方案推動(dòng)建設；金融行業(yè)積極采用人工智能技術(shù)，鑒于高數據安全要求與能耗攀升、減排壓力，對液冷服務(wù)器需求漸增且早有試點(diǎn)并計劃擴建；制造、服務(wù)等其他行業(yè)也在探索液冷方案滿(mǎn)足計算與節能減排需求。

五、市場(chǎng)中的主流產(chǎn)品以冷板式液冷服務(wù)器為主，占比高達 65%以上

通常情況下，液冷服務(wù)器有三種方式，分別是冷板式液冷服務(wù)器、噴淋式服務(wù)器液冷、浸沒(méi)式液冷服務(wù)器。目前市場(chǎng)中的主流液冷解決方案以冷板式液冷為主，占比高達 65%以上。這種增長(cháng)背后是計算需求的激增，2023 年市場(chǎng)前 3 大廠(chǎng)商（浪潮、超聚變、寧暢）合計占據70%的市場(chǎng)份額。這一高速增長(cháng)背后是不斷增加的計算需求，特別是來(lái)自人工智能、5G 及云計算的推動(dòng)。

三種液冷方式比較

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冷板式液冷服務(wù)器，將液冷冷板固定在服務(wù)器的主要發(fā)熱器件上，依靠流經(jīng)冷板的液體將熱量帶走達到散熱目的。冷板式液冷是將冷卻液直接導入冷板，冷板與 GPU 直接接觸，以帶走熱量的散熱方法。在冷板中，冷卻液通過(guò)內部的冷卻通道流動(dòng)，與熱源表面發(fā)生熱交換，吸收熱量。冷卻液流向冷卻塔或熱交換器，將熱量釋放到環(huán)境中或帶到遠端，再重新循環(huán)至冷板。

相比于其他液冷技術(shù)，冷板式液冷技術(shù)在我國起步較早，在可靠性、可維護性、技術(shù)成熟度等方面具備優(yōu)勢，且對服務(wù)器與動(dòng)力系統改造較小，IT設備維護較為簡(jiǎn)單；目前已在數據中心得以廣泛應用。

除了冷板式液冷服務(wù)器外，浸沒(méi)式液冷服務(wù)器也占據不小的市場(chǎng)份額，是僅次于冷板式液冷服務(wù)器的市場(chǎng)產(chǎn)品。浸沒(méi)式液冷服務(wù)器，將發(fā)熱元件直接浸沒(méi)在冷卻液中，通過(guò)冷卻液循環(huán)帶走服務(wù)器等設備運行產(chǎn)生的熱量。浸沒(méi)式液冷是一種典型的直接接觸液冷技術(shù)。目前在我國，浸沒(méi)式液冷已逐步進(jìn)入商用部署階段。

六、企業(yè)相繼布局搶占領(lǐng)地，目前市場(chǎng)呈現出多元化和集中化的特征

隨著(zhù)液冷技術(shù)的不斷推廣和成本性?xún)r(jià)比的提升，微軟、聯(lián)想、浪潮、英偉達等國內外知名企業(yè)相繼布局液冷市場(chǎng)，分一杯羹。他們不僅推出了多款液冷產(chǎn)品，還持續進(jìn)行技術(shù)研發(fā)與創(chuàng )新，旨在提升液冷性能并降低成本。例如，英偉達GB200超算服務(wù)器性能則可謂“全球獨一檔”算力系統的存在。英偉達基于兩個(gè)B200 AI GPU以及自研Grace CPU所打造的AI超算系統GB200，基于大語(yǔ)言模型(LLM)的推理工作負載性能則瞬間能夠提升30倍，同時(shí)與上一代 Hopper架構相比，GB200成本和能耗大幅度降低約25倍。在具有1750億參數級別的GPT-3 LLM基準上，GB200的推理性能是H100系統的7倍，并且提供了4倍于H100系統的訓練速度。

另外Vertiv和AI芯片霸主英偉達(NVDA.US)合作開(kāi)發(fā)的下一代NVIDIA AI GPU加速數據中心先進(jìn)液冷解決方案有望適用于GB200，Vertiv 的高能量密度電源和冷卻解決方案旨在支持英偉達下一代 GPU 以最佳性能和高可用性安全地運行計算最密集的 AI 工作負載。

英維克已針對高性能算力設備和數據中心，推出了創(chuàng )新的Coolinside液冷機柜及全面的液冷解決方案。

與此同時(shí)，隨著(zhù)技術(shù)的成熟和成本的降低，我國國內廠(chǎng)商也逐漸嶄露頭角。當前，我國液冷服務(wù)器行業(yè)的競爭格局呈現出多元化和集中化的特征，有技術(shù)壁壘的限制。例如浪潮信息在液冷領(lǐng)域全棧布局，其通用服務(wù)器、高密度服務(wù)器、整機柜服務(wù)器以及AI服務(wù)器四大系列產(chǎn)品均已支持冷板式液冷，并致力于提供液冷數據中心的全生命周期整體解決方案。

目前，我國液冷服務(wù)器市場(chǎng)上主要廠(chǎng)商包括浪潮信息、華為、曙光、超聚變等。數據顯示，浪潮信息在2024年上半年占據了液冷服務(wù)器市場(chǎng)的領(lǐng)先地位，市場(chǎng)份額占比第一?。超聚變和寧暢分別位列液冷服務(wù)器市場(chǎng)占比的第二、三位，與浪潮信息共同占據了七成左右的市場(chǎng)份額。

預計未來(lái)，我國液冷服務(wù)器行業(yè)的競爭格局仍以國內內部競爭為主，小型企業(yè)面臨失去市場(chǎng)份額和淘汰風(fēng)險，市場(chǎng)集中度進(jìn)一步加劇。主要原因在于：（1）中國液冷技術(shù)已經(jīng)形成技術(shù)護城河，國外企業(yè)進(jìn)入中國市場(chǎng)受數據安全限制。（2）行業(yè)間競爭程度持續惡化，資本積累成為關(guān)鍵因素。（WW）