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1/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 伴随着 ChatGPT 快速 推广，进一步 催生 AI 算力等 大功 率应用场 景落地。数据 中心作 为信息 建设基 础设施，将随 着算力 需求的 快速增 加而承 担逐步 提升的 数据 计算量。AI 算 力对 数 据中心 的制冷 设备和 技术提出了更高 要求，传统风 冷技术 面对高 热密度 场景呈 现瓶 颈，液冷 技术将 以超高 能效、超高热 密度等 特点有效解决 散热压 力和节 能挑战，成为 行业发 展新风 口。本文旨在 对液冷 行业进 行深入 分析。我们将 详细介 绍液 冷的定义、作用、技术 分类以 及行业 发展历 程等基本概念，同时 深入剖 析推动 该行业 发展的 各种因 素。接下来，我们将 全面解 读各类 液冷技 术，比 较它们的优劣 势，并 详述液 冷行业 的发展 现状。最后，我们 将对液冷 产业链 进行梳 理，分 析行业 壁垒和 竞争格局，列 举相关 公司。期望这 些内容 能够启 发读者 对液 冷技术有 更深刻 的了解。目录 一、行业概述.1 二、驱动 因素.3 三、液冷 技术详 解.6 四、行业 现状.10 五、产业 链分析.11 六、相关 公司.26 七、未来 发展及 面临的 挑战.31 八、参考 研报.32 1 液冷可提高数据中 心运行效率。液 冷是 指使 用液体 取代 空气作为 冷媒，为发热 部件进 行换热，带走 热量的技术。人工智 能、大 数据等 新兴技 术的发 展，使 数据 中心面临 着较大 的能耗 和散热 挑战，液冷技 术具备较好的制冷效果，有效提升服务器使用效率和稳定性，同时使数据中心在单位空间布置更多的服务器。2 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 2/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 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。3 根据液冷 服务器 的发展 历史看，国外 公司里 IBM 于 1967 年率先实 现了首 台冷水 冷却系 统计算 机System360。虽然中国 的液冷 行业发 展相对 较晚，但其技 术后来 居上。2011 年中 科曙光 开创了 中国液 冷行业 的先河。在后续 5 年中，华为、浪潮信 息等 和包括 中科曙 光在内 的中国厂 商逐渐 布局市 场并开 始大量 生产。2019年至今，各大厂 商的液 冷技术 亦突飞 猛进。3/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 1 我国数字经济蓬勃发展，算力规模持续扩张。AI、智算 需求高速增长，新型数 智化应用日新月 异，高密、高算力等 多样性 算力基 础设施 持续发 展。数字中 国发 展报告（2022 年）显 示，截至 2022 年底，我国数据中 心机架 总规模 已超过 650 万标 准机架，近 5 年 年均增速 超过 30%，在用数 据中心 算力总 规模超 180EFLOPS，位 居世界 第二。算力发展推升设备 功耗，提高液 冷等散热需 求。算力 的 持续增加 促进通 讯设备 性能不 断提升，芯片 功耗和热流密 度也在 持续攀 升，产 品每演 进一代 功率密 度攀 升 3050%。当代 X86 平台 CPU 最大 功耗300400W，业 界最高 芯片热 流密 度已超过 120W/cm2；芯片功 率密度 的持续 提升直 接制约 着芯片 散热和可靠性，传统 风冷散 热能力 越来越 难以为 继，推 动液 冷新需求。据 Uptime Institute，近年制 冷系统 故障率 已超过 IT 系 统，成为 供电后 的最大 数据中 心宕机 原因。随着IT 负载的提 升，高 功率、高密度 机柜在 制冷中 断情况 下 可稳定运 行的时 间也在 缩减。根据 IDC 圈，实测数据显 示，传 统的 3KW 机 柜在失 去制冷 后，服 务器 热保护关 机时间 大概有 480s，4KW 机 柜则缩 短到 300s。因此，数据 中心 对连续制冷的 需求不断提 升。液冷系统 常用介 质有去 离子水、醇基 溶液、氟碳类 工质、矿物油 或硅油 等多种 类型，这些液 体的载 热能力、导热 能力和 强化对 流换热 系数均 远大于 空气。因此，针对单芯片，液 冷相比于风冷 具有更高的 散热能力。4/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 液冷有望提高服务 器使用效率与 稳定性，延 长服务器使 用寿命，提升数据 中心运算效率。液冷 直接将 设备大部分 热源热 量通过 循环介 质带走，高效 制冷效 果有 效提升了 服务器 的使用 效率和 稳定性；单板、整柜、机房 整体送 风需求 量大幅 降低，允许高 功率密 度设 备部署；同时，在单位 空间能 够布置 更多的 ICT设备，提 高数据 中 心空 间利用 率、节 省用地 面积。2“”PUE 数据中心及机架规 模的快速增长，导致数据 中心用电量 急剧攀升。2021 年全 国数据 中心耗 电量达 2166亿度，约 占全国 总耗电 量的 2.6%，碳 排放量 1.35 亿吨，占全国 总排放 量的 1.14%。在“双碳”宏观形势下，政府部门对数 据中心 PUE（电能利用效率）监管 日益趋严。2021 年 11 月，国家发展改 革委等 部门发 布贯 彻落实 碳达峰 碳中和 目标 要求推动 数据中 心和 5G 等新型 基础设 施绿色 高质量发展 实施方 案，要求到 2025 年，新建大 型、超 大型数据 中心 的 PUE 降到 1.3 以下，国家 枢纽节点进一步 降到 1.25 以下。2023 年 12 月，国家发改 委、国 家数据 局、中 央网信 办、工信部、国家 能源局 联合印 发深 入实施“东数西算”工 程加快 构建全 国一体 化算力 网的实 施意见，指出到 2025 年底，普惠易用、绿色安全的综合算力基础设施体 系初步成型，并强调要推 进数据中心 用能设备节能降碳 改造，推广液 冷等先进散 热技术。5/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 算力的持 续增加 提升硬 件部分 能耗，在保证 算力运 转前 提下，只 有通过 降低数 据中心 辅助能 源的消 耗，才能达成 节能目 标下的 PUE 要求。根据 中兴 通讯液 冷 技术白皮 书，典型数 据中心 能耗占 比中，制冷系统占 比达到 24%以 上，是 数据中 心辅 助能源 中占比 最高的部 分，因此，降低制冷系 统能耗能够 极大的促进 PUE 的降低。液冷技术通过冷却 液体替代传统 空气散热，液体与服务 器高效热交换，提 高效率，降低 PUE。对比不同散热技 术，间 蒸/直蒸技 术通过 缩短制 冷链路，减少 过 程能量损 耗实现 数据中心 PUE 降至 1.151.35；液冷利用 液体高 导热、高传热 特性，在缩短 传热路 径同 时利用自 然冷源，实现 PUE 小于 1.25 的极佳 节能效果。3 TCO 液冷技术现阶段需 求驱动“核心是 P UE”，未来规模应 用“关键是 T CO”。TCO 是 总拥有 成本，为前期采购成本+后期 使用/维护成 本。相 比于传 统风冷，液冷 散热技术 的应用 虽然会 增加一 定的初 期投资，但可通过降 低运行 成本回 收投资。以规 模为 10MW 的数 据 中心为例，比较 液冷方 案(PUE1.15)和冷冻 水方案(PUE1.35)，预计 2.2 年左右可回 收增加 的基础 设施初 投资。6/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 液冷系统通用架构 包括室外侧和 室内侧两部 分：室外 侧 包含冷却 塔、一 次侧管 网、一 次侧冷 却液；室内侧包含 CDU、液冷 机柜、ICT 设备、二次侧 管网和 二次 侧冷却液。室外 侧为外 部冷源，通常 为室外 的冷水机组、冷却塔或干冷器，热量转移主要通过水温的升降实现；室内侧包括供液环路和服务器内部流道，主要通过 冷却液 温度的 升降实 现热量 转移；两个部 分通 过 CDU 中的板 式换热 器发生 间壁式 换热。1 冷板式液 冷属于 间接液 冷，冷 却液不 与服务 器芯片 直接 接触。冷 板式液 冷也被 称作芯 片级液 冷，技 术原理是通过 在服务 器组件（如 CPU、GPU 等 高发热 部件）上安装 液冷板（通常 为铜铝 等导热 金属构 成的封闭腔体），服 务器组 件通过 导热部 件将热 量传导 到液 冷板上，然后利 用液 冷 板内部 的液体 循环将 热量传递到远 离服务 器的散 热单元；同时 一般会 增设风 冷单 元为低发 热元件 进行散 热。冷板式液 冷系统 主要由 冷却塔、CDU、一次 侧&二 次侧 液冷管路、冷却 介质、液冷机 柜组成；其中 液冷机柜内包 含液冷 板、设 备内液 冷管路、流体 连接器、分 液器等。2 浸没式液冷属于直 接液冷，将发 热器件浸没 在冷却液中 进行热交换，依靠 冷却液流动循 环带走热量。7/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 浸没式液 冷系统 室外侧 包含冷 却塔、一次侧 管网、一次 侧冷却液；室内 侧包含 CDU、浸 没腔体、IT 设备、二次 侧管网 和二次 侧冷却 液。使 用过程中 IT 设备完 全浸没在 二次 侧 冷却液 中，因 此二次 侧循环 冷却液需要 采用不 导电液 体，如 矿物油、硅油、氟化 液等。浸没式液冷根据冷 却液换热过程 中是否发生 相变，可以 进一步分为单相浸 没式液冷和双 相浸没式液 冷技术。1 在单相浸没式液冷 中，冷却液在 热量传递过 程中仅发生 温度变化，而不存 在相态转变。单 相浸 没式 液冷的技术原 理为：CDU 循环 泵驱动 二次侧 低温冷 却液 由浸 没腔体底 部进入，流经 竖插在 浸没腔 体中的 IT设备时带 走发热 器件热 量；吸 收热量 升温后 的二次 侧冷 却液由浸 没腔体 顶部出 口流回 CDU；通过 CDU内部的板 式换热 器将吸 收的热 量传递 给一次 侧 冷却 液；吸热升温 后的一 次侧冷 却液通 过外部 冷却装 置（如冷却 塔）将 热量排 放到大 气环境 中，完 成整个 冷却 过程。2 双相浸没 式液冷 的不同 之处在 于冷却 液会发 生相态 转变。双相浸 没式液 冷的传 热路径 与单相 浸没液 冷基本一致，主要差 异在于 二次侧 冷却液 仅在浸 没腔体 内部 循环区域，浸没 腔体内 顶部为 气态区、底部 为液态区；IT 设 备完全 浸没在 低沸点 的液态 冷却液 中，液 态 冷却液吸 收设备 热量后 发生沸 腾，汽 化产生 的高温气态冷 却液因 密度较 小，会 逐渐汇 聚到浸 没腔体 顶部，与安装 在顶部 的冷凝 器发生 换热后 冷凝为 低温液态冷却 液，随 后在 重 力作用 下回流 至腔体 底部，实现 对 IT 设备的散热。8/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 3 喷淋式液冷属于直 接液冷，将冷 却液精准喷 洒于电子设 备器件进行散热。冷 却液 借助特 制的喷 淋板精 准喷洒至发 热器件 或与之 相连接 的固体 导热材 料上，并与 之进行热 交换，吸热后 的冷却 液换热 后将通 过回液管、回 液箱等 集液装 置进行 收集并 通过循 环泵输 送至 CDU 进行下 一次制 冷循环。喷淋式液 冷系统 主要由 冷却塔、CDU、一次 侧&二 次侧 液冷管路、冷却 介质和 喷淋式 液冷机 柜组成；其中喷淋式 液冷机 柜通常 包含管 路系统、布液 系统、喷淋 模块、回 液系统 等。4 9/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 1 冷板式液冷的优势 主要在于：1）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；2）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）3）可靠 性：液 体与设 备不 直接接触，可靠 性更高；4）维护 性：易 开展维 护性设计，可实现 在线维 护方案；5）噪 声：风 机转速 大幅 降低，噪 声值可至 70dB 左右。冷板式液冷的局限 性主要在于：1）液 体没有 与电子 器件 直接接触，而是 通过金 属管壁 进行热 交换，与直接接触 的浸没 式液冷 相比冷 却与节 能效果 欠佳；2）IT 设备、冷 却液、管路、供配电 等不 统一，服务器多与机 柜深耦 合；3）管路接 头、密 封件较 多，漏 液维 护复杂。2 浸没式液冷的优势 主要在于：1）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）2）紧 凑：支 持高密 机柜，单柜散 热量高达 160kW；同时，机柜 间无需 隔开距离，机房不 需要空 调和冷 冻机组、无需 架空地 板、无需安装 冷热通 道封闭 设施；3）可靠 性：设 备完全浸没 在液体 中，排 除了温 度、风 机振动、灰尘 等带 来的可靠 性问题；4）噪声：100%液体冷 却，无需配置风 扇，实 现极致“静音”机 房。浸没式液冷的局限 性主要在于：1）兼 容性较 差：IT 设 备需要定 制，光 模块、硬盘 等 部件兼 容性仍 待验证；此外，双相 浸没式 液冷方 案适配 的服务 器需改 为刀 片式，其 专用机 柜对于 管路要 求高，控制复 杂；2）维护复杂：浸没 式液冷 设备维 护时 需要打开 Tank 上 盖，并配 备可移 动机械 吊臂或 专业维 护车实 现设备 的竖 直插拔，维 护复杂 度高，耗时 长；且开盖 维护 过程 有一 定的冷 却液 挥发问 题，增加运 行成 本；3）承重要求 高：因 浸没式 液冷系统 Tank 内充 满冷却 液，整柜重量 大幅增 加，对 机房有 特殊承 重要求，普 10/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 遍要求浸 没式液 冷机房 地板承 重应大于 1500kg/m2；4）国产冷 媒待验 证：单 相浸没 式液冷 方案所 使用的国产冷 媒仍待 验证。浸没式 液 冷比较 适用于 对功率 密度、节能性 要求较 高的 大型数据 中心，特别是 地理位 置较为 特殊、空间有限的数 据中心。3 喷淋式液 冷不需 要对数 据中心 基础设 施进行 大幅改 动，安装便捷，空间 利用率 高，且 喷淋方 式能够 节省冷却液，其不足 在于服 务器整 体密封 于气相 柜中，排液、补液，维护时 会破坏 服务器 原有密 封结构。目前喷淋式 液冷技 术的应 用场景 有限，只有少 量数据 中心 采用了喷 淋式液 冷技术。1 目前数据 中心的 散热方 式仍然 以风冷 为主，在算力 设备 以及数据 中心机 房的高 热密度 趋势和 高能效 散热要求的双 重推动 下，预 计未来 液冷将 成为主 流的数 据中 心温控方 式。根 据产业 调研与 曙光数 创的信 息，2022 年数据中心液 冷技 术的渗 透率大 概在 5%8%左右，风冷仍 然占据 90%以上 的市场 份额；预计2025-2028 年时液 冷技术 的渗透 率有望 达到 30%。2 当前主流 的液冷 技术包 括冷板 式液冷 和浸没 式液冷，由 于冷板式 液冷对 于数据 中心的 改造难 度较低，改造所需成 本也较 为可控，所以 目前冷 板式液 冷的市 场 应 用相对更 加普及。但随 着国家 对于数 据中心 PUE 11/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 的政策要 求的愈 发严格，机柜 功率密 度的持 续抬升 以及 浸没式液 冷技术 的逐渐 成熟，浸没式 液冷方 案有望进入加 速推广 期。1 液冷产业 生态涉 及产业 链上中 下游，包括上 游的产 品零 部件提供 商、中 游的液 冷服务 器提供 商及下 游的算力使用 者。上游 主要为 产品零 部件及 液冷设 备，包 括 快速接头、CDU、电磁 阀、浸 没液冷 TANK、manifold、冷 却液等 组件或 产品供 应商；中游主要 为液 冷服务器、芯片 厂商以 及液冷 集成设 施、模 块与机柜等；下游主要 包括三 家电信 运营商，百度、阿里 巴 巴、腾讯、京东 等互联 网企业 以及信 息化行 业应用客户，主要在 电信信 息、互 联网、政府、金融、交通 和能源等 信息化 应用。12/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 1 以冷板式液冷为例。冷板式液冷 系统主要分 为一次侧和 二次侧。一次 侧是冷 量的源 头，一 般通过 冷却塔/干冷器 产生 低温的 冷却水；二次 侧是对 服务器 进行冷 却 的部分，包括 CDU 和 液冷板 等，其中 CDU 包括换热器、泵、阀等，用于将 一次侧 的冷水 与液冷 板中 的热传输 介质进 行热量 交换，再根据 服务器 的实际工作温 度，进 行冷量 分配和 系统调 节。室外冷源（液冷体系一次侧），主要分 为开式冷却塔、闭式冷却塔和干冷器。其中开式冷 却塔应用广泛，建设成本 低；闭 式冷却 塔构造 复杂，但是长 期使用 经济 高效；干 冷器结 构简单 投资成 本低，适合缺 水空旷地区。13/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 1 冷却塔主要使用水作为冷却工质，适用于水资源充分地区。冷却塔有各种尺寸，简单的冷却塔有房顶高，巨大的冷 却塔占 地面积 直径达 100 米。数据中 心安 装多 大尺寸的 冷却塔 主要取 决于需 要清除 的热量 总量和其它相 关的因 素。目 前冷却 塔主要 分为开 式和闭 式两 种，开式 冷却塔 建造要 求低，应用程 度高；闭式冷却塔降 温效果 好，长 期运营 成本低。开式冷却塔结构简 单，主要由塔 身、填料、水泵和风机 组成。循环 水以喷 雾方式 喷淋到 玻璃纤 维的填 料上，通过 水与空 气的接 触，达 到换热，再由 风机带 动塔 内气流循 环，将 与水换 热后的 热气流 带出，从而达到冷却。其中 主要的 硬件是 塔体、喷水/集水 水泵、填 料和风机，这种 冷却方 式结构 简单，建造难 度小，初始 投入少，在小 型数据 中心中 使用较 多。闭式冷却塔符合节 能减排的政策 要求并且能 够减少运营 成本，成为工厂和 新型数据中心 在室外冷源 方面的首选。闭式 冷却塔 采用管 式换热 器置于 塔内，通过 流 通的空气、喷淋 水与循 环水的 热交换，有效 保证降温效果。优势 主要体 现在：1）高 效地热量排放。闭式 冷却塔通 过循环 使用冷 却水，将热量 从工业 设备或发电 厂等热 源中带 走，并 通过气 流散发 出去。这种 循环系统 可以有 效加速 热量排 放，减 少能源 的浪费，节约 运营成 本。2）节水效益。闭 式冷却 塔在冷 却 过程中循 环使用 水，而 不是将 水排放 掉，根 据中国产经网 的数据 显示，闭式冷 却塔的 节水能 力较传 统开 式冷却塔 提高了 30%。3）防止水污染。闭 式冷却塔中的 冷却液 处于相 对封闭 的循环 中，与 外界环 境接 触较少，减少了 污染物 进入系 统的可 能性，有助于延长系 统使用 寿命。14/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 长远来看使用闭式 冷却塔成本低，效果好，使用场景不 受限制。根据 佳禾源 公司官 网，闭 式冷却 塔的优点为：1）对于开 式冷却 塔，投入包括 3000 吨的冷 却塔、最小 1800m 的水池、加药 装置一 整套，而闭式冷却塔 则仅需要 3000 吨的闭 式冷却 塔本 体；2）在 设 备运用维 护费用 方面，开式冷 却塔需 要定期 更换冷却塔 填充料 和清理 水池，每年费 用约为 24 万 元；而闭式冷 却塔无 需更换 填充料 和清理 水池，节省维护费用；3）开 式冷却 塔每年 耗水量 约为 36 万 吨，而 闭式冷却 塔仅为 1.32 万吨，假如每 吨水 1 元那 么闭式冷却 塔每年 在水费 开支可 以相对 减少 30 倍 以上。综合来看，虽然 开式冷 却塔的 初期投 入较低，但闭式冷却 塔在长 期运营 中 可节 约大量 费用，约 2-3 年即 可收回初 次投入 的差价。因此，闭式 冷却塔 在成本节约和 高效运 营方面 具有优 势。北美和日本占据了 相当一部分闭 式冷却塔市 场份额，我 国追赶速度加快。根 据新 思界产 业研究 中心，2021 年全球闭 式冷却 塔市场 规模达 18.7 亿美 元，同 比 增长 6.9%，北美及 亚太地 区为闭 式冷却 塔主要 消费市场；美国 BAC 公司、美国 益美高（Evapco）公 司、日本荏 原制作 所（EBARA）等公 司目 前占据 了三成以上 的市场 份额。受到技 术壁垒 和国外 企业先 发优 势的限制，我国 闭式冷 却塔产 量及质 量与美、日等国相比仍存在一定差距，但是随着国家节能减排政策逐渐落地和我国工业领域对冷却塔旺盛的需求量，我国闭式 冷却塔 行业发 展速度 不断加 快，是 闭式冷 却塔 产量增长 速度最 快的地 区。15/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 2 干冷器主要部件为 散热风机、盘 管翅片、蒸 发器和载冷 剂，生产建设难度 低，整体价格 相对于冷却 塔要低。干冷器 主要通 过金属 管、散 热鳍片 和空气 进行热 交 换，将管 内的水 的热量 传输给 散热器 外流动 的空气，与空 气的直 接接触 面积决 定了散 热量，因此 干 冷器 整体体积 偏大，不适合 在市区 建设；除此之 外，干式冷却 塔冷却 的极限 温度为 空气的 干球湿 度，环 境温 度越高热 交换效 率比越 低；由 于干冷 器制冷 过程中没有冷 却液的 逸失，因此在 缺水地 区和补 充水有 困难 的土地空 旷地区 适合使 用。液冷解决方案厂商 更值得关注。干 冷器 壁垒 相对较 低，全球各个 地区都 有干冷 器生产 厂家，液冷解 决方案厂商相 对更加 了解数 据中心 实际的 制冷需 求，能 够针 对性地设 计和生 产干冷 器。除 此之外，中小 型企业的生产 能力有 限，产 品主要 集中在 200 吨级以 内，无 法满足数 据中心 大规模 的换热 需求。因此与 液冷解决方案 相关的 厂商生 产的 干 冷器更 加值得 关注。16/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 3 液冷板是一种热交 换器或散热器，是数据中 心液冷系统 的关键部件。它 安装在 需要冷 却的电 子元器 件热表面上，将产生 的热量 通过液 体冷却 工质传 递到冷 量分 配单元的 板式热 交换器。冷板 的设计 多样，可以根据需求 进行结 构优化，内部 流道可 以采用 沟槽、扣合 翅片、铲 齿、折 叠翅片 等形式，甚至 更复杂 的微通道结构 用于高 功耗或 高热密 度元器 件的散 热设计，增 加接触面 积，提 高散热 性能。17/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 冷板材料多样，但 以铝制冷板为 主流。虽 然铜导 热性优 越，有时 新技术 也会采 用铜作 为冷板 材料，但是铝更便宜、轻便 且易操 作，成 本更低。因此，在符 合热 性能规格 的情况 下，铝 通常是 最佳材 料选择。根据 QYResearch 的数据 显示，2020 年全 球铝冷 板的市 场 规模是 2.7 亿美元，预计 2021 年-2027 年 之间以 4.33%的年复合 成长 率增长，到 2027 年达到 4.0 美 元；美国是 2020 年铝冷 板最大 的消费 地区，占全球总消 费量的 34.27%，紧随其 后的是 欧洲和 中国，其 份额分别为 14.03%和 32.88%。美国是数 据中心 冷板式 液冷技 术多样 发展的 主要区 域，冷板销售 市 场主 要公司 近六成 为美国 企业。在数据中心冷 板式液 冷市场，主要 欧美冷 却公司 包括 Boyd（美国）、CoolITSystems（美 国）、Asetek（丹麦）、Motivair（美国）、Chilldyne（美国）和 jetCool（美国）等。在 全球范 围内，铝冷板 行业集 中度较高，一些企 业如 Boyd Corporation、Lytron、Asia Vital Components 和 Wakefield-Vette 以 其出 色的冷却解 决方案 而备受 称赞。Boyd Corporation2015 年 收购了 Thermacore,Inc、Qfinsoft TechnologyInc 和 Kunze-Folien GmbH。2019 年，Boyd 公司继续 收购了 Lytron，进 一步扩 大了市 场份额。收购 后，Boyd 公司 的市场 份额显 着增加。根据 QYreaserch 的数据 显示，2021 年 Boyd 占 据了全 球32.66%的市场 份额。然而，美国的 冷却公 司在持 续不断 地提供创 新解决 方案的 同时，也面临 着越来 越严峻的竞争、生产 和技术 发展压 力。中国是世界上最大的冷板 出口国，在冷板行业具有巨大的发展潜力。美国企业虽然 在销售端占主导地 位，但是铝冷 板的实 际生产 制造由 国内企 业负责。中国 具有 冷板上中 下游全 产业链，在研 发、生 产和销 售方面拥有显 著优势，随着 技术的 不断进 步和创 新的推 动，中国冷板 产业正 在不断 提高产 品质量 和性能，逐渐在全球 冷板式 液冷市 场中占 据一席 之地。根据 Volza Grow Global 的统 计数据 显示，中国是 液体冷 却板最大的 出口国，并且 以铝制 冷却板 的出口 数量最 多，目前日本、韩国、东南 亚和美 国等国 家和地 区都 18/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 需要从中 国进口 液冷板，许多 公司已 在中国 设立生 产基 地。特别 值得注 意的是，相当 一部分 Boyd 公司的产品采用 OEM 的合同 形式委 托中国 企业制 造后出 口。4 CDU CDU 集成了 冷源、换热器、驱动 压力泵、分水 器、流量 及温度调 节装置、过滤 器等功 能模块，在冷 板式液冷系 统中 CDU 为 各机柜、服务 器提供 低温冷 却液，排走高 温冷却 液。CDU 连接到 服务器 冷板或 其他冷却组 件，收 集热量，并通 过冷却 回路传 输至内 部。在 CDU 内，冷 却介质 通过换 热器与 外部冷 却系统热交换，将热 量带走。冷却 介质冷 却后再 循环回 服务 器和设备，维持 其安全 工作温 度。通 过循环 系统内的冷却 液保持 数据中 心设备 稳定运 行和高 性能。19/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 CDU 能够精确调节温度，装配 CDU 是新型数据中心 的必要选择。从 液冷的 原理上 来看 CDU 并 不是必要的部件，然 而 在实际 运营中 CDU 具有多 种好处：1）精确调节温度：CDU 对回 流的冷 却液进 行精密温度控制，通过 处理器 和水阀 调节流 量，确 保冷却 效果 最优；2）提高安全性：CDU 能够 对冷却 液进行过滤，降 低数据 中心对 冷却液 洁净度 的要求，减少 腐蚀 和结垢的 风险，保护设 备的安 全运行；3）降低冷却液材料成本：CDU 将电 子设备 与冷 却液回 路隔离，使用户可 以根据 实际需 求和成 本选择 更适合 的冷却液，从而节 省大量 的冷却 液采购 成本。大多数液冷链条式 解决方案厂商 都具备 CDU 生产能力，市场目前主要由 中美两国主导。CDU 用 于提升数据中 心液冷 系统效 果，其 伴随液 冷技术 而出现，大 多数液冷 解决方 案厂商 会生产 CDU。美 国是最早提出液冷技术的国家，对 CDU 等重点设备 的研究和 布局较早。我国在液冷领域有较强的政策 驱动力，因此在 CDU 领 域同样 具有较 强的先 发优势。20/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 5 冷却工质 供回液 歧管（Manifold）是冷却 液终端 分配 装 置。其主 要功能 是将由 CDU 分配的 冷却工 质，再次均匀 地分流 至各个 机架内的 IT 设备，同时收 集回流 液体。这 样做的 目的是 确保冷 却工质 在机架 内的流动分 布均匀，并满 足每个 IT 设 备的冷 却需求。冷却 工质供回 液 歧管 必须能 够精确 控制冷 却流量，以保障系 统的稳 定运行和 IT 设 备的 高效散 热。同 时，它 还提供了 便捷的 接入和 移除液 冷系统 的能力，使得 IT 设备的维 护和升 级更加 灵活 方便。冷却工 质供回 液歧管的 优化设 计对于 整个液 冷系统 的性能 和可靠性至 关重要。21/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 快速接头（QD）为维护人员提供 了便捷的快速 连接和 断开 IT 设备或其组件与 液冷系统的功 能。其自封特性确 保了冷 却工质 不会泄 漏，保 障液冷 系统的 正常 运行，以及 IT 设 备的安 全持续 运行。这种 接头通常有手 动插拔 式和盲 插式两 种设计。手动 插拔式 需要 人工操作 插拔，包括单 手插拔 和双手 插拔，需要足够的操 作 空间。而盲 插式接 头通过 压力实 现自动 插入 和断开，无需手 动干预。为确 保准确 连接，盲插接头需要 精确的 滑轨设 计或定 位销来 辅助定 位，并 保持 适当的压 力，以 避免接 头液路 的意外 断开。这些自封式快 换接头 的设计 和功能，使得 液冷系 统维护 更加 便捷高效，保障 了液冷 系统和 IT 设 备的可 靠性和持续稳 定运行。数据中心快速接头 主要分为四种：1）无滴漏紧凑型（MBD）快速接头：采 用平面 无滴 漏设计，具有 双向截止阀，适用 水基、氟类以 及其它 带有腐 蚀性的 冷却 剂；2）通用快速断开（UQD）接头：推 入式单手连接，和 OCP 标 准产品 可互换，适用 水基和 氟类 冷 却 剂；3）盲插（BLC）快速接头：连接 允许误 差大，浮动 距离 0.5mm，本体具 有自润 滑功能，适用 水 基和氟类 冷却剂；4）带压插拔（SAF）快速接头：耐磨、抗腐蚀 能力强，表面 使用特 氟龙自 润滑处 理，可在 4Mpa 压力 下插拔。22/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 快速接头受到液冷 市场影响正在 快速发展，规模化企业 发展占优。当 前快速 接头主 要用于 液压系 统、石油开采等 领域，随着液 冷技术 受到关 注，自 封式接 头行 业也迎来 了再次 发展。自封式 接头生 产工艺 要求高，必须 要保证 在液冷 系统运 行以及 插拔接 头时没 有流 体溢出，因此这 个产业 存在明 显的技 术壁垒。除此之外，由于液 冷 专用 接头与 其他产 业使用 的产品 规格 有差异，因此能 够投入 大量资 源、资 金和经 验来研发新型 自封式 接头的 企业预 计将占 据市场 优势。目前 我国相关 企业的 工艺水 平和规 模化生 产能力 都位居世界前 列。23/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 2 中国液冷服务器市 场在 2023 年仍 保持快速增 长。根据 IDC，2023 上半年中 国液冷 服务器 市场规 模达到 6.6 亿美元，同比 增长 283.3%，预计 2023 年全 年将 达到 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。液冷数据中心规模 持续提升。算 力基 础设施 能耗增 长或 提升散热 技术要 求，飞 荣达表 示液冷 散热将 成为高算力下 最优选 择。根 据赛迪 数据，中国液 冷数据 中心 市场规模 保守估 计将由 2019 年 260.9 亿 元增至2025 年 1283.2 亿元，CAGR 为 30.4%。3 与风冷配 合，中 国液冷 数据中 心赋能 各行业 发展。未来 数据中心 温控市 场将出 现“风冷+液冷”协 同发展的格局。风冷技 术不会 被液冷 完全取 代，而 是针对 客户 的不同需 求，选 择不同 的数据 中心制 冷方案。2019 年液 冷数据 中心主 要应用 在以超 算为 代 表的应 用当 中，随着 互联网、金融 和电信 行业业 务量的 快速增长，上述行 业对数 据中心 液冷的 需求量 将会持 续加 大。预计 2025 年互 联网行 业液冷 数据中 心占比将达到 24.0%，金融行 业将达到 25.0%，电信行 业将达 到 23.0%。而能源、生物、医疗 和政务 等将行 业需求将加 快融入 通用数 据中心 新业态，整体 上规模 有所 下降。预计 2025 年 能源行 业液冷 数据中 心占比 24/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 将达到 10.5%，生物行 业将达到 8.5%，医疗行 业将达 到 6.5%，以政务 为代表 的其他 业务则 将下降 至2.5%。2 1 液冷数据 中心基 础设 施 产品的 研发和 制造涉 及冷却 技术、制冷系 统设计 及仿真 技术、温湿度 解耦控 制算法等多项技术领域，要求企业在液冷核心技术进行多年研究积累，深入掌握液冷技术的相关原理和应用。此外，液 冷数据 中心基 础设施 产品工 艺流程 复杂，需要 掌握生产 制造流 程中的 核心工 艺，同 时需具 备成熟的控制体系，对产品质量进行把控，保证产品的合格率，因此数据中心液冷行业具有较高的技术壁垒。2 液冷数据 中心基 础设施 领域属 于新兴 技术密 集型产 业，产品性能 涉及材 料化学、热力 学、电 子学、计算机科学等 多学科，并且 数据中 心的制 冷系统 存在定 制化 特征，因 此 对研 发技术 人员的 技术研 发能力 和行业经验要 求较高。目前 行业发 展历程 较短，技术与 产品 仍处于验 证阶段，高端 技术人 才相对 稀缺，且高端人才主 要集中 规模较 大的企 业以及 国家级 研究机 构中，因此新 进企业 难以在 短期内 培养出 一批具 备技术开发实力并拥有丰富实践项目经验的专业技术队伍，由此数据中心液冷行业存在较高的专业人才壁垒。3 出于安全 性、稳 定性等 考虑，企业客 户在选 择液冷 数据 中心基础 设施供 应商时 通常需 要进行 严格的 资质验证。尤 其是金 融、医 药等机 构出于 数据安 全、保 密等 要求，对 液冷数 据中心 基础设 施解决 方案供 应商挑选非 常 严格，需要对 企业产 品质量 水平、项目经 验、技术研发 能力进 行综合 考察，因此认 证过程 复杂且耗时较 长。液 冷数据 中心基 础设施 厂商应 具备较 强的 产品研发 能力、稳定的 产品供 应以及 售后服 务经验，同时 具备丰 富的技 术储备，才能 满足不 同客户 的需 求。另一 方面，由于更 换液冷 数据中 心基础 设施供应商会 对产品 的稳定 性形成 风险，客户在 与液冷 数据 中心基础 设施供 应商建 立生产 配套关 系后，倾向于维持与 现有技 术供应 商的合 作，不 会轻易 更换主 要供 应商，因 此先进 入者一 旦建立 起自身 客户资 源、形成先发 优势，新进入 企业将 很难在 短期内 争夺市 场份 额、改变 行业现 有格局，因此 数据中 心液冷 行业具有较高 的客户 认证门 槛。25/32 2024 年 3 月 11 日 行业|深度|研究报告 3 根据中国信通网，冷板式液冷产品相关企业包括：谷歌、IBM、中科曙光、腾讯、百度
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