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液冷服务器产业链全景图:七大核心零部件解析(算力龙头名单)

液冷服务器产业链全景图:七大核心零部件解析(算力龙头名单) 行业调研报告
2025-09-18
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一、行业简介

2025年,液冷服务器产业进入加速发展期。AI模型训练与推理带来的高算力需求,推动数据中心服务器功耗持续攀升,传统风冷散热已难以满足,液冷技术正逐步成为主流解决方案。

据TrendForce数据,随着英伟达新一代液冷GPU机柜(GB200 NVL72)在2025年大规模出货,全球云厂商加快数据中心架构升级,液冷在AI数据中心的渗透率预计将从2024年的14%提升至2025年的33%,并持续增长。

图:NVIDIA GB200 NVL72散热模组拆解

在国内,2025年被视为液冷技术落地的关键转折点。随着更多ASIC服务器和超算节点采用液冷方案,本土数据中心液冷覆盖率将快速扩大,市场空间同步拓展。

政策层面,国家多部门出台绿色算力相关政策,明确将液冷作为节能降耗的重点方向。《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》提出推广液冷、蒸发冷却等高效制冷技术,提升自然冷源利用率;工信部也在算力新基建政策中支持液冷等新型技术应用。液冷已从“可选项”转变为新型数据中心建设的“标配”。

在政策与需求双重驱动下,国内液冷市场增速显著。中国信通院数据显示,2024年国内液冷智算中心市场规模达184亿元,同比增长超60%,预计五年内有望突破1300亿元。

图:智算中心液冷产业规模测算

近期资本市场对液冷板块关注度上升,“液冷概念股”表现活跃,工业富联等龙头企业股价于9月中旬创阶段新高,市场预期持续增强。

总体来看,液冷服务器正处于需求爆发与政策加码的双重窗口期,行业正从试点探索迈向规模化应用阶段。

二、上中下游产业链

液冷服务器产业链各环节紧密协作,共同决定技术应用门槛、运行效率与市场价值。

上游:材料、设备及冷媒供应

上游主要包括液冷介质、关键材料及制冷配套设备的供应。冷却液(冷媒)是液冷系统的核心介质,主要分为水基(如去离子水、乙二醇溶液)和非水基(如碳氢油、有机硅油、电子氟化液)两类。

随着浸没式和两相冷板式液冷兴起,电子级全氟化合物(如全氟聚醚PFPE、氢氟醚HFE)因具备高绝缘性、高潜热等优势,需求快速增长。目前仅少数国内企业掌握高端氟化液生产技术,巨化股份、三美股份、东岳集团、永和股份等正加速研发,部分产品性能接近国际水平。

液冷冷板多采用高导热铜或铝材,管路与接头则需不锈钢、工程塑料及密封橡胶件,涉及金属加工与化工材料供应。此外,水泵、板式换热器、冷却塔等冷源设备由暖通空调及机械制造企业提供,其技术水平直接影响系统可靠性。

中游:零部件制造与方案集成

中游涵盖液冷核心部件制造及整体解决方案集成,关键部件包括冷板、冷却液、快速接头、冷量分配单元(CDU)、一次侧冷源系统、冷却介质槽、管路与阀门组件等。

系统集成商在液冷数据中心建设中发挥关键作用。Vertiv维谛、英维克、申菱环境、曙光数创等企业具备从服务器整机到机柜/机房级散热的一体化交付能力,在市场竞争中占据优势。

当前供应链呈现“国际领先、本土崛起”格局。施耐德、3M、Staubli等国际厂商在高端市场占优,而国内企业在冷板、冷却液、快接头等细分领域实现突破,逐步推进进口替代。

下游:数据中心与AI服务器厂商

下游主要为大型数据中心、智算中心及AI服务器制造商。电信运营商和互联网云厂商正加大液冷投入。三大运营商提出“液冷三年行动计划”,目标2025年新增项目50%以上采用液冷方案;阿里、字节、腾讯等亦在2024–2025年投入数千亿元扩建AI算力,其中相当比例将部署液冷系统。

图:电信运营商三年愿景

服务器厂商同步调整产品路线。英伟达已在GB300平台全面转向全液冷设计,取消风扇;浪潮信息、新华三、曙光等国内厂商也相继推出液冷AI服务器或整机柜方案,以满足高密度算力与低PUE需求。

下游用户接受度提升,反向推动产业链成熟与协同发展。液冷服务器已形成从材料供应、部件制造到系统集成与部署的完整生态循环。

三、液冷服务器零部件解析

液冷系统由多个核心部件协同构成,以下按冷板式与浸没式分类,介绍七大关键组件及其代表企业。

3.1 冷板

冷板是冷板式液冷的核心散热部件,通过直接接触CPU、GPU等高功耗芯片进行高效导热,相当于贴附于芯片的微型热交换器。

图:冷板式液冷系统原理图

冷板由底板、流道盖板和内部通道组成,冷却液在密闭腔体内流动带走热量。主流产品可支持700W以上GPU散热,相比风冷可降低芯片结温15~25℃,有效防止过热失控。

按工艺可分为冲压、CNC加工、嵌管式等类型,大功率芯片多采用铲齿式冷板以增大换热面积。当前以单相冷板为主,两相冷板(利用相变吸热)处于技术储备阶段,具备更高散热潜力但系统复杂度高。

图:风冷和液冷结构区别

代表企业:方盛股份凭借在板翅式换热器领域的技术积累,已开发出用于服务器的水冷板产品,客户覆盖维谛、科华数据、英维克等,液冷业务快速增长。

3.2 冷却液

冷却液是液冷系统的“血液”,负责热量传递,直接影响散热性能与安全性。

冷板式液冷多采用水基冷却液(去离子水、乙二醇),成本低、导热好;浸没式液冷则必须使用非水基冷却液,如合成碳氢油、有机硅油或电子氟化液(如PFPE、HFE),确保绝缘性与化学稳定性。

电子氟化液性能优异但价格高昂,长期依赖进口。近年来,巨化股份、昊华科技、三美股份等企业实现技术突破,推动国产替代进程。

图:浸没式液冷系统原理图

ODCC已牵头制定《浸没式冷却液可靠性规范》等标准,引导行业规范化发展。未来随着浸没式与两相液冷普及,高性能冷媒需求将持续上升。

图:改性有机硅油冷却液产业链

代表企业:巨化股份是国内少数掌握全氟聚醚、氢氟醚等高端冷却液技术的企业,产品性能接近国际水平,打破国外垄断,已成为AI数据中心冷媒核心供应商之一。

3.3 快速接头

快速接头用于连接服务器与机柜供回水管路,支持冷却液流路的快速拆装与密闭断开,便于运维更换。

分为手插式(人工操作,带锁紧机构)和盲插式(自动对接,免人工)。OCP标准定义的UQD系列为当前主流,史陶比尔、中航光电、英维克等均有布局。

盲插接头适用于高密度部署场景,具备空间节省与自动化优势,未来有望成为标配。当前行业面临接口不统一问题,中国信通院正推动互换性测试与标准制定,促进解耦供货。

表:手插快接头与盲插快接头比较

代表企业:中航光电依托军工级连接器技术,开发出符合OCP标准的UQD系列液冷接头,TSF系列盲插产品具备优良对准与密封性能,已成为国内主流供应商之一。

3.4 冷量分配单元(CDU)

CDU是液冷系统的“动力中心”与“热交换枢纽”,集成板式换热器与循环水泵,实现一次侧与二次侧之间的热量交换,并驱动冷却液循环。

按部署方式分为机架式(每柜独立)与柜式(集中服务多柜);按冷却介质分为风-液式与液-液式。主流厂商如Vertiv、浪潮、英维克均推出多样化CDU产品。

表:集中式CDU与分布式CDU比较

技术趋势聚焦高效化与安全化:优化管路设计降低流阻、引入智能控制动态调节流量;浪潮等提出负压CDU概念,通过维持微真空状态防止泄漏,极大提升系统安全性。

代表企业:维谛技术(Vertiv)凭借Liebert® VIC系列CDU产品,在大型智算中心占据重要份额,其全硬管连接与负压运行设计代表行业最高可靠性水平。

3.5 一次侧系统

一次侧系统指室外冷源部分,为CDU提供低温冷却介质,是整个液冷循环的“源头”。主要包括冷却塔、干冷器、冷水机组等设备。

图:液冷系统一次侧与二次侧示意图

高温供水(≥35℃)可利用自然冷却,如干冷器、闭式冷却塔;低温供水(20~28℃)需引入机械制冷,如风冷冷水机组或冷却塔+机组组合。

技术演进方向包括磁悬浮离心式冷水机组、氟泵两态切换空调等,显著降低部分负载能耗。余热回收与清洁能源结合也成为绿色数据中心的重要路径。

表:不同一次侧进水温度等级下的冷源配置

代表企业:申菱环境提供高效磁悬浮冷水机组与模块化蒸发冷却设备,具备定制化系统集成能力,积极推动余热回收与新能源融合,助力低PUE数据中心建设。

3.6 冷却介质槽

冷却介质槽是浸没式液冷特有部件,用于容纳IT设备与冷却液,相当于“液体机柜”。

单相浸没多为开放式槽体,维护方便;两相浸没需密闭承压设计,防止蒸汽外泄,并常配备冷凝回收装置。

图:单相浸没式液冷技术原理示意图

设计难点在于抑制局部“热岛”效应。解决方案包括底部均流孔板、立式分舱结构、一体化成型工艺等。现代介质槽已集成供电、网络、传感等功能,向智能化单元演进。

代表企业:曙光数创推出C8000两相浸没液冷系统,实现高密度密闭部署与稳定运行,同时布局单相浸没与冷板式方案,构建全栈产品矩阵,树立行业标杆。

3.7 液冷管路与阀门组件

液冷管路与阀门构成系统的“血管”与“开关”,实现冷却液输送与控制。

按层级分为LCM(机房主干)、RCM(机柜歧管)与柔性软管。系统还集成电磁截断阀、电动调节阀、自动切换阀等,实现精确控制与安全隔离。

管材多用不锈钢、铜或复合材料,要求耐压、防腐、洁净;软管需柔韧耐久,常用EPDM橡胶+不锈钢波纹管结构。阀门需响应迅速、密封可靠,关键位置采用双阀冗余设计。

发展趋势为标准化与智能化:推动管路尺寸、洁净度、耐压等级统一;研发带传感反馈的智能阀门,实现自适应流量调节,提升能效与运维效率。

代表企业:利通科技依托高压软管制造经验,切入液冷专用软管市场,产品具备耐高温、小弯曲半径等特点,已进入多个液冷项目供应链,填补国内空白。

四、发展趋势

1. 政策与标准持续引导

绿色低碳政策强化液冷刚性需求,PUE严控使液冷成为新建数据中心“标配”。“东数西算”工程将进一步推动液冷在大型智算中心的应用。行业标准体系(接口、冷媒、管路等)逐步完善,有助于消除兼容壁垒,促进解耦供应与生态成熟。

图:智算中心逐步向三四线城市渗透

2. AI算力浪潮拉动液冷升级

AI训练与大模型推理推动单机柜功率飙升,英伟达GB200达140kW,华为“鲲鹏超节点”接近500kW。当芯片TDP超300W,风冷失效,液冷成唯一选择。未来GPU单卡功耗或达1000W,全液冷服务器、液冷交换机等将加速普及。

图:单机柜功率密度和冷却方式

3. 冷板式与浸没式“双路并进”

冷板式因改造成本低、维护便捷,占据80%-90%市场份额,为主流方案;浸没式PUE可低至1.1,散热更优,适用于高密度场景。未来两者将长期共存:冷板式向全液冷、多部件覆盖升级;浸没式在降低成本与提升兼容性方面取得进展,两相浸没或在极致性能场景突破。

图:数据中心制冷技术对应PUE范围

4. 新材料与新技术创新

冷却液向环保、高性能电子氟化液发展;冷板探索石墨烯涂层、陶瓷基板等新材料;管路阀门采用轻质复合材料与无焊接工艺。智能化方面,结合物联网与AI算法,实现泵速、阀门的自适应调节,提升能效与稳定性。

5. 产业生态和合作深化

液冷涉及IT、化工、材料、暖通等多领域,生态协同至关重要。ODCC等组织推动标准制定与联合攻关;整机厂与部件商加强认证合作,促进供应链整合。未来产业链分工将更清晰,形成良性循环。

液冷服务器作为新一代算力基础设施的关键环节,正迎来政策、技术与需求共振的发展机遇。产业链协同创新加速技术落地,中国液冷产业有望实现从跟跑到领跑的跨越,为全球数据中心绿色化与算力升级提供“中国方案”。

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