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AI 液冷服务器行业深度分析(上)
2026-07-13 19:28
AI 液冷服务器行业深度分析(上)
液冷正从 AI 算力“可选项”升级为必选项。本次将通过上下两篇深度分析,梳理:上篇-市场规模、四大核心模块、完整产业链;下篇 - 广东企业布局及冷板制造工艺,揭示液冷与光连接的交叉机会。
一、行业概况

1.1 市场规模与增速

液冷正从 AI 算力 "可选项" 升级为必选项,行业进入爆发式增长期:

维度
2025 年
2026 年预测
增速
全球液冷服务器市场
187.6 亿美元(约 1350 亿元)
250-290 亿美元
+59%~91%
中国液冷 AI 服务器
328.6 亿元
483.9 亿元
0.473
全球 AI 数据中心液冷
397.6 亿元
2032 年达 1118.7 亿元(CAGR 15.5%)

渗透率关键数据:

  • 2026 年全球 AI 数据中心液冷渗透率 40%

  • 高功率训练服务器液冷渗透率 ≥70%

  • 中国市场 2026 年渗透率预计提升至 50%

核心驱动因素:

  1. 功耗飙升:单芯片功耗突破 700W→2300W,单机柜功率从 5-10kW 跃升至 120-200kW,风冷触及物理极限

  2. 政策红线:东数西算八大枢纽新建机房 PUE≤1.25,液冷 PUE 可低至 1.05

  3. 英伟达标配:Rubin 平台 100% 液冷,采用 45℃温水液冷方案,带动全行业转向

1.2 链主企业分析

国内液冷服务器 TOP5 格局(合计 76.4% 份额)

排名
企业
市占率
核心优势
技术路线
1
浪潮信息
22.8%~35.5%
国内服务器绝对龙头,深度绑定 BAT / 字节,万卡级集群交付能力
冷板 + 浸没双线布局,适配 GB300 / 全系列国产芯片
2
中科曙光
19.30%
浸没式液冷市占率 58.8%,超算领域连续 12 年第一,参与 10 + 项国标制定
浸没式为主,"液冷即服务" 模式,260MW 落地规模
3
华为 / 
超聚变
17.10%
昇腾算力生态绑定,端管云协同,绿色算力底座
冷板式规模化,浸没式突破
4
宁畅
9.60%
专注 AI 服务器,液冷定制化能力强
全系列液冷支持
5
联想
7.60%
全球服务器渠道优势,温水液冷技术积累深
Neptune 温水液冷方案

国际链主:

  • 英伟达:定义液冷标准,GB300/Rubin 平台全面液冷化,驱动整个供应链升级

  • 戴尔、HPE:全球企业级市场主力,跟进液冷布局


1.3 技术趋势

三大技术路线对比

技术路线
当前市占
PUE
适用场景
代表企业
冷板式
78%~93%
1.1~1.2
存量改造、通用 AI 服务器,当前主流
浪潮、英伟达 GB300、华为
浸没式
~15%
1.02~1.05
超高密度超算 / 智算中心,极致能效
中科曙光、绿色云图
喷淋式
<5%
1.05~1.1
定制化高密度场景,处于早期
部分创业公司

六大技术创新方向:

  1. 极致散热密度:支撑 100kW + 单机柜,微通道冷板向封装级嵌入演进

  2. 温水冷却提效:英伟达 45℃温水方案,减少制冷能耗,余热可回收

  3. AI 智能控制:液冷系统智能调温、故障预测、能效优化

  4. 芯片级 / 硅片级集成:D2C(Die to Coldplate)直接冷却,缩短传热路径

  5. 介质与防漏革新:氟化液国产替代、快接头盲插零泄漏

  6. 全栈生态协同:从芯片到机柜到数据中心全链路标准化


二、液冷四大核心模块分析

以英伟达 GB300 液冷机柜为例:冷板 41% + CDU 32% + 快接头 14% + Manifold 13%,四大部件占据系统价值量 90% 以上。

2.1 冷板(Cold Plate)—— 价值量最高

核心功能

直接贴合 CPU/GPU 表面,通过内部微通道冷却液带走热量,热阻要求 < 0.05℃/W。

主流制造工艺对比

工艺
原理
精度
成本
适用场景
精密蚀刻
化学溶液 "雕刻" 微通道
高(±3~5μm)
英伟达中低端主流,占量产 75%
真空钎焊
盖板 + 基板钎料熔化焊接
中高
电力电子 80% 批量冷板采用
搅拌摩擦焊(FSW)
固相焊接,母材塑化连接
高,强度好
铝合金大尺寸冷板,无气孔
扩散焊
高温高压原子扩散
极高
很高
高端微通道,复杂流道
铲齿成型
刀具直接铲出微齿
大尺寸散热器,0.08mm 微齿
金属 3D 打印
一体化打印复杂结构
极高
极高
研发样件、定制化结构

制造难点与卡点

  1. 微通道精度:流道公差 ±3~5μm,表面粗糙度 Ra<0.4μm(头发丝的几十分之一),差一丝热阻就超标

  2. 焊接气密性:1.5MPa 爆破压力测试,长期无衰减泄漏;钎焊易出现气孔、裂纹,搅拌摩擦焊仅适用于简单焊缝

  3. 平面度要求:与芯片贴合面平面度 < 0.02mm,否则接触热阻飙升

  4. 铜合金加工:粘性大、易粘刀,流道底面光洁度难达标

  5. 洁净度控制:微通道易堵塞,生产全程无尘要求

核心企业

企业
地区
核心能力
客户 / 地位
英维克
深圳
中国大陆冷板龙头,全工艺覆盖
英伟达供应链,头部服务器厂
飞荣达
深圳
导热器件 + 冷板一体化
华为、服务器厂商
高澜股份
广州
电力电子液冷延伸至数据中心
全场景液冷方案
锦富技术(明利嘉)
常熟
0.08mm 微通道铲齿技术,德日进口设备
英伟达 B200 核心供应商,订单排至 2026Q3
三六灵电子
无锡
搅拌摩擦焊 + 真空钎焊 + 扩散焊多工艺
长三角主力供应商
隆源高科
北京
全工序自主,年产 50 万件
多行业液冷板
信合科技(SUMMUS)
200 + 台高精度 CNC,全工序自主
中高端定制冷板
乐瑞科技
东莞
精密制造 + 多重检测体系
华南地区液冷组件
Boyd、CoolIT、AAVID
海外
全球冷板龙头,技术领先
英伟达、谷歌等海外顶级客户

2.2 CDU(冷却分配单元)—— 系统中枢

核心功能

液冷系统的 "心脏",连接一次侧(冷却塔 / 冷水机组)与二次侧(机柜内冷板),实现冷热交换、流量控制、压力调节、泄漏监测。

技术趋势

  • 集成化:泵、阀、换热器、传感器一体化设计

  • 智能化:AI 算法动态调节冷量,按需供冷

  • 高可靠性:冗余设计,在线维护不中断业务

核心企业

梯队
企业
特点
海外龙头
维谛(Vertiv)、施耐德、丹佛斯
技术标准制定者,高端市场主导
国内主力
英维克、曙光数创、同飞股份
批量落地,性价比高,国产替代加速
其他
冰轮环境、盾安环境
从工业制冷延伸切入

2.3 Manifold(歧管 / 分配器)+ 快接头(UQD)

Manifold(管路分配器)

  • 功能:机柜内冷却液分流,将 CDU 来水分配到各服务器冷板

  • 技术要点:流量均匀分配、压降控制、模块化快插设计

  • 代表企业:英维克、飞荣达、定制化精密加工企业

快接头(UQD,快速断开接头)

  • 功能:服务器插拔时自动密封断流,零泄漏

  • 技术壁垒极高:盲插精度、千次插拔无泄漏、耐压耐温

  • 海外垄断:史陶比尔(Staubli)、CPC、派克(Parker)占据高端市场

  • 国产突破:英维克 - 快联、昇升精密已送样英伟达供应链,国产替代进行中


2.4 冷却液 —— "液体黄金"

主流冷却液类型

类型
代表产品
绝缘性
适用场景
单价
水基乙二醇
常规冷却液
冷板式(间接接触)
电子氟化液
3M Novec、巨化巨芯
浸没式、喷淋式
极高(>10 万 / 吨)
矿物油 / 合成油
各品牌绝缘油
浸没式低成本方案

市场格局剧变:3M 退出催生国产替代

  • 3M:原全球垄断 > 70% 份额,因 PFAS 环保政策 2025 年底停产 Novec 系列,释放约 120 亿元 / 年市场缺口

  • 巨化股份:国内第一,全球市占 15%,"巨芯" 系列通过华为、阿里云认证,规划 5000 吨 / 年产能

  • 新宙邦:Boreal 系列商业化,有机氟毛利率 62.8%,宽沸点覆盖 50℃-300℃

  • 第二梯队:中化蓝天(通过 Meta 认证)、润禾材料、东阳光、永和股份、中欣氟材

  • 行业现状:国内几十家氟化工企业,真正能量产高端电子级氟化液并获头部客户认证的不超过 5 家


三、完整产业链全景梳理

3.1 上游新材料趋势

(1)金刚石散热材料 —— 下一代核心材料

  • 性能:CVD 单晶金刚石热导率 1800-2250W/m・K,是铜的 5 倍

  • 定位:与液冷互补升级,解决芯片局部热点热阻过高问题,不是替代液冷

  • 市场规模:预计从 2025 年 0.37 亿美元增长至 2030 年 152 亿美元,CAGR 214%

  • 核心企业:

    • 四方达:金刚石 - 铜复材,4 英寸产品通过英伟达测试,沙雅 2.5 万片 / 年产线在建

    • 力量钻石:单晶金刚石纯度第一梯队,通过英伟达实验室验证

    • 国机精工:6 英寸金刚石片,金刚石铜复合方案,与华为对接

    • 中兵红箭、黄河旋风、沃尔德:人造金刚石龙头,向散热延伸

    • 晶盛机电:MPCVD 设备 + 金刚石材料布局

(2)TIM 热界面材料

  • 作用:填充芯片与冷板之间的微间隙,降低接触热阻

  • 高端趋势:从导热垫片→相变凝胶→液态金属→金刚石复合 TIM

  • 核心企业:

    • 中石科技:国内高端 TIM 技术天花板,Z 轴导热 120W/m・K,对标霍尼韦尔 Rubin 平台

    • 浙江烯界:石墨烯导热索,等效导热率 1200W/mK

    • 海外三巨头:霍尼韦尔、信越、道康宁(高端垄断)

(3)其他关键材料

  • PEEK / 工程塑料:快接头、Manifold 结构件,耐高温耐化学腐蚀

  • 3003/6061 铝合金、纯铜:冷板基板主流材料

  • 不锈钢:管路、快接头结构件

  • 钎料 / 焊膏:真空钎焊核心耗材


3.2 制造装备

(1)机床与加工设备

设备类型
用途
主流供应商
产业现状
CNC 加工中心
冷板基板型腔加工、通孔加工
发那科、马扎克、乔锋智能、国内多家
国产化率较高,高端仍依赖进口
高速铲齿机
微通道铲齿成型(0.08mm 级)
德国进口设备为主
高端铲齿设备依赖进口
精密蚀刻线
微通道化学蚀刻
半导体级设备
工艺门槛高,洁净度要求严
四主轴加工机
冷板异形薄壁加工
乔锋智能 JD8035D 等
国产替代加速

加工难点:

  • 铜合金粘性大、易粘刀,流道底面光洁度难达标

  • 冷板上盖锻压毛坯变形大,加工后气密性泄漏风险高

  • 埋管冷板要求主轴具备 CS 功能,刚性要求极高

(2)焊接设备

焊接工艺
核心设备
代表企业
应用场景
真空钎焊炉
氮气保护钎焊炉、真空钎焊炉
瑞士进口为主,国内逐步突破
复杂微通道冷板批量生产
搅拌摩擦焊设备
FSW 机床
国内多家(如赛福斯特)
铝合金大尺寸简单焊缝
激光焊接机
五轴激光加工系统
德国通快(TRUMPF)、华工激光
UQD 接头、异种金属焊接,配 OCT 熔深检测
高频焊机
多工位 45kW 高频焊机
易视等国内企业
管路焊接,配机器人上下料
扩散焊设备
高温高压扩散焊机
高端设备稀缺
最高端微通道,成本极高

华工激光:国内激光焊接龙头,液冷系统全系列激光焊接工艺,覆盖 UQD 接头、同种 / 异种金属焊接,延伸至氦质谱检漏产线。

(3)刀具

  • 金刚石刀具(PCD/CVD):铜合金、铝合金高精度加工必备

  • 微径铣刀 / 钻头:微通道加工,直径 0.1mm 级

  • 铲齿刀具:专用成型刀具,决定齿形精度

  • 高端刀具依赖进口(如山特维克、三菱),国产刀具在寿命和精度上仍有差距


3.3 检测装备

核心检测环节与设备

检测项目
技术方案
代表企业 / 设备
精度要求
密封性检漏
氦质谱检漏
华工激光、海瑞思、苏州氦检企业
10⁻¹² Pa・m³/s 级微泄漏
气密性测试
压力衰减法
HL 系列气密性检测仪
多通道并行,大漏初筛
三坐标测量
三坐标测量仪
海克斯康、蔡司等
尺寸精度 0.001mm 级
表面粗糙度
粗糙度仪
泰勒霍普森等
Ra≤0.4μm(微通道内表面)
平面度检测
光学平面度仪
多家
<0.02mm(芯片贴合面)
流阻 / 热阻测试
专用热测试台
定制化设备
模拟真实工况标定
视觉检测
AI 视觉缺陷检测
易视精密、博杰电子
焊缝缺陷、外观检测

四步闭环检漏体系(行业标准): 大漏筛查 → 微漏检测(氦质谱) → 烘干处理 → 保压验证

珠海博杰:GPU 模组热管理液冷测试方案,自动插拔水冷接头,智能温控系统,已通过大客户认证批量交付。


3.4 组装自动化

自动化产线核心环节

  1. 冷板组装:自动上下料、焊接、清洗、检测全流程自动化

  2. UQD 快接头组装:环形自动组装线,视觉 + 气密检测联动

  3. 管路装配:自动裁切、贴标、视觉力控插管、拔脱力在线检测

  4. 整柜集成:液冷机柜自动化装配线

代表企业

  • 易视精密(深圳):UQD 全自动组装环形线,自动化组装 + 视觉检测 + 气密检测 + 数据追溯

  • 远望智能(深圳):全自动插管检测一体机,单班从 5 人减至 1 人,效率提升 8 倍

  • 华工激光:电源适配器全自动精密组装生产线(国产化率 100% 首台套)

  • 常州鹏新智能:长三角液冷板激光焊接机器人核心供应商

  • 锦富技术明利嘉:冷板产线自动化率 95%+,人均产能提升 3 倍

3.5 产业链全景图

【上游材料】

金刚石/石墨烯散热 → 四方达、力量钻石、国机精工、中石科技

电子氟化液 → 3M(退出中)、巨化股份、新宙邦、中化蓝天

TIM热界面材料 → 霍尼韦尔、信越、中石科技

金属材料 → 铜/铝/不锈钢板材、钎料

工程塑料 → PEEK、PPS、PBT

【制造装备】

加工机床 → 发那科、乔锋智能、德国铲齿设备

焊接设备 → 通快激光、华工激光、真空钎焊炉

刀具 → 山特维克、国产PCD刀具

检测设备 → 氦质谱检漏、三坐标、热阻测试台

【中游四大部件】

冷板 → 英维克、飞荣达、锦富技术、Boyd(美)

CDU → 维谛、英维克、曙光数创、同飞股份

Manifold+快接头 → 史陶比尔(瑞)、CPC(美)、英维克-快联

冷却液 → 巨化、新宙邦、3M(退出)

【下游整机集成】

服务器厂商 → 浪潮、中科曙光、华为/超聚变、宁畅、联想

数据中心IDC → 万国数据、润泽科技、三大运营商

终端客户 → 互联网大厂(BAT/字节)、AI公司、超算中心

【组装与服务】

自动化产线 → 易视精密、远望智能、华工激光

检测服务 → 博杰电子、斌瑞检测

液冷运维 → 曙光数创(液冷即服务)

3.6 产业链关键洞察

  1. 价值分布:上游材料(氟化液、金刚石)+ 核心部件(冷板、CDU)毛利率最高(30%-60%),是产业链利润最丰厚环节

  2. 国产替代节奏:冷板 > CDU > 快接头 > 氟化液 > 高端装备,从下游往上游逐步突破

  3. 设备端机会:液冷扩产潮带动精密机床、焊接设备、检测设备需求增长,尤其华南 / 华东精密制造集群直接受益

  4. 广东产业机会:深圳(英维克、飞荣达、易视、远望)+ 东莞(乐瑞、精密模具加工)在冷板、快接头、自动化设备环节优势明显,与消费电子 / 通信精密制造产业基础高度协同

  5. 下一个爆发点:金刚石散热材料、浸没式液冷、液冷 + 光连接交叉领域


下篇将继续分析梳理:“广东企业布局及冷板制造工艺,揭示液冷与光连接的交叉机会“,欢迎持续关注。也欢迎留言讨论交流。
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