AI算力产业链深度研究报告
液冷产业链专题
液冷：AI算力的“散热命脉”，GPU功耗爆发下的源确定性增量
一、执行摘要
【核心观点】
液冷散热是AI数据中心应对高功耗GPU的核心解决方案，涵盖冷板式、浸没式、喷淋式三大技术路线。NVIDIA GB200 NVL72单柜功耗达120kW+，传统风冷已无法满足散热需求，液冷渗透率从2024年的15%向2027年的>50%加速提升。中国厂商在冷板式液冷领域已具备全球竞争力，英维克、高澜股份等厂商在超大型数据中心项目中已获得订单。
【五大要点】
1. 全球数据中心液冷市场2025年预计超过200亿元，AI驱动下2030年突破600亿元，CAGR>20%
2. 冷板式液冷是当前主流，占比>70%；浸没式是未来方向，2027年后加速商用化
3. NVIDIA GB200/GB300等新一代GPU平台强制要求液冷，单柜功耗从40kW跃升至120kW+，直接拉动液冷采购
4. 中国厂商在CDU、冷板、快接头等核心部件上已具备全球供应能力，英维克是全球液冷龙头
5. 主要风险：液冷工艺标准未统一、浸没式商用化进度不确定、工质泄漏风险
二、技术概述
2.1 数据中心散热技术演进
数据中心散热技术随单柜功耗持续提升而演进，从传统风冷迈向液冷。AI GPU功耗的爆发式增长是核心驱动力。
散热技术 | 散热介质 | 单柜最大制冷量 | 典型PUE | 成本指数 | 适用场景 |
传统风冷(精密空调) | 空气 | 20-30kW/柜 | 1.3-1.5 | 1x(基准) | 传统数据中心、中低功耗服务器 |
冷热通道封闭 | 空气+先进风道 | 30-40kW/柜 | 1.2-1.4 | 1.2x | 中高功耗服务器、过渡方案 |
冷板式液冷 | 水/乙二醇溶液+冷板 | 60-100kW/柜 | 1.1-1.2 | 1.5-2.5x | AI服务器、高功耗GPU |
浸没式液冷(单相) | 绝缘液体(氟化液) | >100kW/柜 | 1.05-1.1 | 2-4x | 超大型AI集群、超算中心 |
浸没式液冷(双相) | 绝缘液+沸点制冷 | >200kW/柜 | <1.05 | 3-5x | 下一代超大型AI集群 |
2.2 三大液冷技术路线对比
对比维度 | 冷板式液冷 | 浸没式液冷(单相) | 浸没式液冷(双相) |
散热原理 | 冷板接触GPU表面，液体带走热量 | GPU直接浸泡在绝缘液体中散热 | 绝缘液沸腾相变取热+冷凝回流 |
散热能力 | 60-100kW/柜 | >100kW/柜 | >200kW/柜 |
改造难度 | 较低(可改造现有服务器) | 高(需专用浸没设备) | 极高(需完全新建) |
商用成熟度 | ★★★★★(大规模部署) | ★★★(小规模商用) | ★★(主要在超算) |
工质要求 | 水/乙二醇溶液(普通) | 氟化液(专用绝缘) | 氟化液(专用绝缘) |
主要厂商 | 英维克、Vertiv、CoolIT、Boyd | 3M、LiquidStack、高澜股份 | 3M、LiquidStack |
2.3 主流GPU平台散热需求演变
GPU平台 | 单GPU功耗(W) | 整机功耗(kW) | 柜级功耗(kW) | 推荐散热方案 | 液冷渗透率 |
NVIDIA A100(2020) | 400W | 3.2kW(8GPU) | 20-25kW | 传统风冷可行 | <5% |
NVIDIA H100(2022) | 700W | 5.6kW(8GPU) | 30-40kW | 风冷边界/液冷选项 | ~15% |
NVIDIA H200(2024) | 700W | 5.6kW(8GPU) | 35-45kW | 液冷强烈推荐 | ~30% |
NVIDIA GB200(2025) | 1200W (2xBlackwell die) | NVL72: 120kW+ | 120kW+ | 强制液冷 | >70% |
NVIDIA GB300(2026) | 1400W+ | NVL144: 250kW+ | 250kW+ | 强制液冷(可能浸没) | ~100% |
NVIDIA Rubin(2027E) | >1500W | TBD | TBD(更高) | 强制液冷/浸没式 | ~100% |
三、液冷系统核心部件体系
液冷系统由CDU、冷板、管路分配单元、快接头、工质等核心部件组成，各部件均有其技术壁垒和核心厂商。
3.1 冷板式液冷系统核心部件
部件 | 功能 | 技术要求 | 全球主要供应商 | 国内主要厂商 | 成本占比 |
CDU(冷量分配单元) | 控制冷却液的温度、压力、流量 | ±0.5°C精度，冗余设计 | Vertiv、CoolIT、Boyd | 英维克、高澜股份、同飞股份 | 25-30% |
冷板(Cold Plate) | 直接接触GPU/C PU表面带走热量 | 微通道设计，热阻<0.05°C/W | CoolIT、Boyd、AAVID | 英维克、飞荣达、高澜股份 | 20-25% |
Manifold(管路分配器) | 分配冷却液到各冷板 | 耐压、均匀分配、快速连接 | CPC、Staubli | 英维克、申菱环境 | 10-15% |
快接头(Quick Connect) | 实现管路无滴漏快速连接 | 零泄漏设计，耐插拔>5000次 | Staubli、CPC、Parker | 英维克、旭升股份 | 5-8% |
工质/冷却液 | 传导热量从服务器到CDU | 低冰点、高比热、低导电性 | 3M(Novec)、Solvay | 巨化股份、东岳集团 | 3-5% |
3.2 浸没式液冷核心部件
部件 | 功能 | 技术要求 | 全球主要供应商 | 国内主要厂商 |
浸没槽(Tank) | 容纳GPU服务器和浸没液体 | 密封、耐腐蚀、结构强度 | LiquidStack、GRC、3M | 高澜股份、依米康 |
CDU(冷量分配) | 控制浸没液体温度和流动 | 大流量、高效换热、防泄漏监控 | 英维克、Vertiv、CoolIT | 英维克、高澜股份 |
浸没工质 | 绝缘散热介质 | 高绝缘、低沮度、不燃 | 3M(Novec)、Solvay(Fluorinert) | 巨化股份、东岳集团(研发中) |
四、产业链全景图
液冷产业链从上游核心部件到中游系统集成再到下游数据中心部署，涵盖8个关键环节。
产业层次 | 子环节 | 主要产品/服务 | 代表企业(国内) | 代表企业(海外) | 投资评价 |
上游 | 液冷工质 | 氟化液、乙二醇溶液、去离子水 | 巨化股份、东岳集团 | 3M、Solvay、Chemours | 氟化液供应高度依赖3M，有替代空间 |
上游 | 泵、阀、管路、传感器 | 循环泵、电动阀、流量计、温度传感器 | 汇川技术、汉钟精机 | Grundfos、Belimo、Siemens | 部分关键部件仍依赖进口 |
上游 | 快接头/连接器 | 液冷快接头、流体连接器 | 旭升股份、英维克 | Staubli、CPC、Parker | 零泄漏设计是技术核心 |
中游 | 核心部件制造 | CDU、冷板、Manifold、换热器 | 英维克、高澜股份、同飞股份 | Vertiv、CoolIT、Boyd、AAVID | 核心投资主线，国产正在快速追赶 |
中游 | 液冷系统集成 | 整体液冷解决方案设计与集成 | 英维克、依米康、佳力图 | Vertiv、Schneider、CoolIT | 系统集成能力是核心壁垒 |
中游 | 数据中心温控设备 | 精密空调、气流组织、温控系统 | 英维克、佳力图、依米康 | Vertiv、Schneider、Stulz | 传统温控与液冷融合 |
下游 | AI数据中心/云厂商 | 超大型AI集群部署与运营 | 阿里云、华为云、百度智脑 | AWS、Azure、GCP、Meta | 核心拉动力，液冷采购才刚开始 |
下游 | 5G/边缘计算/超算 | 基站、边缘数据中心、超级计算机 | 中国移动、中科院 | NTT、美国能源部 | 稳定高端需求，体量较小 |
五、全球市场规模
5.1 全球数据中心液冷市场预测
年份 | 全球市场(亿元) | 冷板式占比 | 浸没式占比 | 同比增速 | 市场记忆 |
2022年 | 60 | 95% | 5% | - | 风冷主导，液冷仅在超算少量应用 |
2023年 | 100 | 93% | 7% | +67% | ChatGPT拉动AI训练集群建设 |
2024年(E) | 150 | 90% | 10% | +50% | H100集群大规模部署拉动液冷 |
2025年(E) | 220 | 85% | 15% | +47% | GB200 NVL72量产交付，液冷强制 |
2026年(E) | 320 | 80% | 20% | +45% | GB300、1.6T光模块拉动 |
2028年(E) | 480 | 70% | 30% | +22% | 浸没式加速商用化 |
2030年(E) | 600+ | 60% | 40% | CAGR>20% | 浸没式成为重要增量 |
5.2 中国数据中心液冷市场
年份 | 中国市场(亿元) | 全球占比 | 主要驱动因素 |
2022年 | 15 | 25% | 东数西算启动，信创液冷先行 |
2023年 | 30 | 30% | AI训练集群建设加速 |
2024年(E) | 50 | 33% | 国产芯片量产拉动配套液冷 |
2025年(E) | 80 | 36% | 英维克等国产厂商订单爆发 |
2026年(E) | 120 | 38% | 国产GB300类似方案部署 |
2030年(E) | 240 | 40% | CAGR~25%，全球增速最快 |
5.3 液冷部件市场细分结构
细分市场 | 2025年占比 | 2030年占比(E) | 增长驱动力 |
CDU冷量分配单元 | 25% | 22% | 单体价值高，技术壁垒深 |
冷板(Cold Plate) | 22% | 20% | 用量大但竞争激烈 |
管路与分配系统(Manifold) | 15% | 16% | 随GPU柜数量线性增长 |
快接头与流体连接器 | 8% | 10% | 强制液冷提升配套比例 |
液冷工质 | 5% | 8% | 浸没式采用拉动氟化液需求 |
系统集成与服务 | 25% | 24% | 解决方案能力决定竞争地位 |
六、全球主要厂商
6.1 海外主要厂商
厂商 | 所在地 | 主要产品 | 技术定位 | 核心竞争优势 |
Vertiv(维谟) | 美国 | CDU、精密空调、数据中心整体温控 | 全球数据中心温控第一 | 全产品线+全球服务网络 |
CoolIT Systems | 加拿大 | 冷板、CDU、液冷解决方案 | 冷板式液冷全球领先 | 直接液冷技术专利壁垒 |
Boyd Corporation | 美国 | 冷板、换热器、液冷组件 | 冷板设计与制造龙头 | 微通道加工技术积累深厚 |
3M | 美国 | 氟化液(Novec)、浸没式解决方案 | 浸没工质全球垄断>70% | 化学配方专利+规模优势 |
Schneider Electric | 法国 | 数据中心整体温控、配电、监控 | 数据中心基础设施全球巨头 | 产品组合+品牌+服务网络 |
6.2 国内主要厂商
厂商 | 股票代码 | 主要产品 | 技术定位 | AI液冷业务进展 | 投资评级 |
英维克 | 002837 | CDU、冷板、液冷系统集成、数据中心温控 | 国内液冷绝对龙头，全球前三 | GB200等超大型项目已获订单，液冷业务增速>50% | ★★★★★ |
高澜股份 | 300499 | CDU、冷板、浸没式液冷系统 | 国内液冷核心部件领先者 | 具备冷板式和浸没式双技术路线 | ★★★★★ |
同飞股份 | 300990 | 液体恒温设备、精密温控、液冷CDU | 工业级液体恒温领先者 | 正在切入数据中心液冷赛道，已建设液冷项目 | ★★★★☆ |
依米康 | 300249 | 数据中心温控设备、液冷系统集成 | 数据中心全生命周期温控服务商 | 液冷系统集成项目持续获单 | ★★★★☆ |
佳力图 | 603912 | 精密空调、机房环境一体化产品 | 数据中心精密空调领先者 | 正在向液冷方向拓展，传统温控受益AI建设 | ★★★☆☆ |
申菱环境 | 301018 | 数据中心温控设备、液冷系统解决方案 | 数据中心环境控制新势力 | 液冷解决方案已在多个项目部署 | ★★★☆☆ |
七、国产替代进展
7.1 液冷各环节国产化率
产业环节 | 国产化率(2024E) | 国产化率(2027E) | 主要短板 | 核心国产厂商 |
液冷系统集成 | ~35% | ~50% | 大型项目经验积累 | 英维克、依米康、佳力图 |
CDU冷量分配单元 | ~30% | ~45% | 控制精度、冗余设计 | 英维克、高澜股份、同飞股份 |
冷板(Cold Plate) | ~40% | ~55% | 微通道加工、热阻优化 | 英维克、飞荣达、高澜股份 |
快接头 | ~25% | ~40% | 零泄漏设计、耐用次数 | 旭升股份、英维克 |
浸没工质(氟化液) | <5% | ~15% | 3M垄断>70%，化学配方专利 | 巨化股份、东岳集团(研发中) |
循环泵/高端阀门 | ~30% | ~45% | 长期可靠性、耐腐蚀 | 汇川技术、汉钟精机 |
7.2 中国厂商与国际巨头对比
对比维度 | Vertiv(美) | 英维克 | 高澜股份 | 差距分析 |
产品线广度 | 温控全产品线全球领先 | CDU+冷板+液冷系统全覆盖 | CDU+冷板+浸没式系统 | 产品线已基本追平Vertiv |
年营收(亿元) | >500 | ~60 | ~10 | 规模差距大，但国产增速远超 |
AI液冷市场份额 | 全球第一 | 国内第一/全球前三 | 国内前三，浸没领先 | 英维克在国内AI液冷占捠>40% |
浸没式能力 | Ü用合作伙伴方案 | Ü小规模部署 | Ü国内浸没领先 | 高澜在浸没领域最具前瞻性 |
客户结构 | 全球云厂商+企业客户 | 国内云厂商+NVIDIA×国内46 | 国内数据中心+超算 | 英维克客户质量国内最优 |
八、核心驱动因素
驱动因素一：GPU功耗爆发式增长强制推动液冷采用
NVIDIA GB200单芯片功耗达1200W，NVL72柜级功耗超120kW，传统风冷已无法满足。每一代GPU功耗提升50-100%，而风冷制冷能力基本到顶，液冷是唯一解。NVIDIA已明确GB200及后续产品强制液冷，直接锁定未来5年的液冷采购增量。
驱动因素二：超大型数据中心建设拉动集中式液冷解决方案
单个超大型AI数据中心布局数万张GPU，总功耗达数百MW。集中式液冷方案通过外部冷却塔集中散热，可显著降低PUE和运营成本。微软、Meta、英伟达等已全面采用液冷方案。
驱动因素三：双碳目标与PUE要求提升
国家双碳政策要求数据中心PUE降至1.3以下，部分地区要求<1.2。液冷可将PUE从1.4-1.5降至1.1以下，是达标的核心手段。同时液冷可提升单柜功率密度，节省土地和空间成本。
驱动因素四：浸没式液冷商用化将开启新增量
随着3M Novec专利临近到期和国产工质替代加速，浸没式液冷的成本正在下降。预计2027-2030年浸没式将从小规模商用迈向大规模部署，成为液冷市场的第二增长极。
驱动因素五：边缘计算与5G基站等多元化下游
边缘数据中心、5G基站、超算中心、智能网联汽车等场景也需要高效散热解决方案。多元化下游为液冷产业提供稳定的增长基本盘，降低单一AI行业周期风险。
九、投资机会与标的
9.1 投资时间维度分析
投资期限 | 首选标的 | 驱动逻辑 | 预期回报 | 风险提示 |
居考当前(2025) | 英维克、高澜股份 | GB200液冷订单爆发+业绩高增速 | 中局期高弹性 | 订单集中度高 |
2025-2027年 | 英维克、同飞股份、依米康 | GB300/NVL144拉动液冷升级 | 中高位期弹性 | 技术路线验证+产能爬坡 |
长期(2027+) | 英维克、高澜股份 | 浸没式量产+国产全面替代 | 高截希 | 3M工质供应链+技术路线转变 |
9.2 A股标的详解
英维克(002837) ★★★★★ 首选标的
英维克是国内液冷绝对龙头，也是全球液冷市场前三。公司在CDU、冷板、快接头、系统集成等核心环节全覆盖，GB200等超大型项目已获订单。液冷业务增速>50%，是AI液冷赛道最确定性最高的标的。
高澜股份(300499) ★★★★★ 首选标的
高澜股份是国内少数同时具备冷板式和浸没式液冷技术能力的厂商，在CDU和冷板等核心部件上具有较强实力。公司在浸没式液冷领域布局领先，未来成长空间大。
同飞股份(300990) ★★★★☆ 积极成长标的
同飞股份是国内工业级液体恒温设备龙头，具备精密温控技术积累。公司正在积极切入数据中心液冷赛道，已投资3亿元建设液冷温控项目。技术底子厚、新赛道弹性大。
依米康(300249) ★★★★☆ 积极成长标的
依米康是数据中心全生命周期温控服务商，业务涵盖精密空调、冷热通道、液冷系统集成。公司在数据中心温控领域具有较强品牌和客户基础，液冷业务正在快速增长。
佳力图(603912) ★★★☆☆ 成长标的
佳力图主要做数据中心精密空调和机房环境一体化产品，传统温控业务直接受益于AI数据中心建设。公司正在向液冷方向拓展，但转型进度待观察。
申菱环境(301018) ★★★☆☆ 成长标的
申菱环境主要做数据中心环境控制设备，液冷解决方案已在多个项目部署。公司规模尚小，但随着AI数据中心液冷采购增长，成长空间可期。
十、风险提示与产业展望
10.1 主要风险提示
·《技术标准未统一风险》：冷板式与浸没式的技术路线之争尚未定论，不同云厂商采用不同方案，导致产业链标准化困难。若某一路线被软件放弃，相关供应商可能受到冲击。
·《浸没工质供应链风险》：3M Novec氟化液在浸没式市场占比>70%，且部分产品面临环保限制。国产工质替代进度直接影响浸没式液冷商用化节奏。
·《液冷泄漏与可靠性风险》：液冷系统一旦出现管路破裂或快接头泄漏，可能造成GPU整机损毁。这对系统可靠性和工程质量提出极高要求。
·《产能迅速扩张导致竞争加剧风险》：国内液冷产能在快速扩张，若需求增速放缓或供应过剩，将导致价格战和利润率下降。
·《新型散热技术替代风险》：半导体制冷、热电致冷等新型散热技术可能在长期部分替代传统液冷方案。但短期内液冷仍是最确定的技术路线。
10.2 中长期产业展望
2026-2030年，数据中心液冷行业将呈现以下主要趋势：
1. 冷板式液冷将在未来3年保持主导地位，占比＞60%，但浸没式从2027年起进入快速商用化期
2. NVIDIA的各代GPU平台将持续锁定液冷采购增量，2030年新建AI数据中心液冷渗透率将接近100%
3. 国产替代将从“冷板/CDU”向“浸没工质/循环泵/高端阀门”等更高壁垒环节突破
4. 集中式液冷方案将成为超大型数据中心的标配，拉动CDU和系统集成商的价值量提升
5. 3M Novec专利到期后国产工质替代将降低浸没式成本30-50%，加速商用化
6. 投资建议：重点关注液冷系统龙头(英维克)、双技术路线厂商(高澜股份)、以及新赛道切入者(同飞股份、300990)
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