AI液冷设备行业深度研究报告

摘要

随着大模型、多模态 AI、AI‑Agent 产业高速扩张，AI 服务器 GPU 芯片功耗持续攀升，单机柜功率密度从传统 IDC 的 20‑30kW 快速抬升至 80‑220kW，传统风冷散热方案已经触及物理散热上限，液冷散热从可选配置转变为AI数据中心（AIDC）的刚需基础设施。AI 液冷设备是指以液体介质作为换热载体，为 AI 服务器、GPU 集群提供散热的全套系统装备，主要分为冷板式液冷、单相浸没式液冷、两相浸没式液冷三大技术路线。

全球与国内政策持续收紧数据中心 PUE 考核指标，进一步加速液冷技术落地。2026 年成为液冷规模化放量元年，全球 AI 液冷市场迈入高速增长周期。国内产业链已经完成从零部件、冷却介质到系统集成的完整搭建，国产替代持续推进，但行业仍然面临接口标准不统一、浸没式介质成本高、漏液可靠性、运维体系不完善等现实痛点。未来行业将朝着大功率化、标准化、智能化、余热回收利用、全球化出海方向演进，马太效应逐步显现，具备全栈方案能力、头部算力客户认证、规模化交付能力的企业将占据市场主导地位。

一、行业概述：AI 算力爆发倒逼散热体系重构

1.1 行业定义

AI 液冷设备特指面向 AI 智算中心、超算中心等高算力场景，以液体作为导热介质，实现服务器 CPU、GPU、ASIC 芯片热量快速导出的整套温控装备。完整液冷系统包含冷却介质、换热部件、动力控制单元、管路快接组件、机柜、漏液监控、冷源系统等。液体导热效率是空气的 25 倍以上，换热系数可达风冷的 1000‑3000 倍，能够将数据中心 PUE 稳定降至 1.1 甚至 1.05 以下，是高密度算力集群实现绿色低碳运行的核心解决方案。

液冷系统分为一次侧与二次侧。一次侧为外部冷源，包含冷却塔、干冷器、冷水机组；二次侧为机柜内部换热系统，包含 CDU 冷量分配单元、冷板、管路、快接头 manifold、冷却液，二次侧是液冷价值量核心，占整体系统价值 70% 以上。

1.2 行业核心驱动因素

（1）AI 芯片功耗指数级抬升，风冷达到物理天花板

英伟达 Blackwell、GB300 系列芯片单卡 TDP 达到 1200‑2300W，谷歌 TPU v7 功耗接近 1000W，单机柜功率密度从传统 20‑30kW 提升至 80‑220kW 级别。风冷散热极限热流密度无法支撑新一代 AI 芯片持续高负载运行，高功耗下风冷噪音大、能耗高，设备老化速度加快，液冷成为万卡级训练集群的硬性选型条件。

（2）政策 PUE 硬性约束，液冷成为合规刚需

国内东数西算八大算力枢纽、北上广深等一线城市对新建大型、超大型数据中心 PUE 实施严格管控，新建大型数据中心 PUE 不得高于 1.25，枢纽节点要求≤1.2。传统风冷机房很难稳定实现该指标，液冷成为项目立项审批的重要抓手。同时国内多地出台液冷示范项目补贴，进一步刺激市场需求释放。海外欧盟能源效率指令、美国 IRA 法案税收优惠，推动北美、欧洲液冷市场同步快速增长。

（3）全生命周期 TCO 优势逐步显现

液冷系统初始资本投入较风冷高出 30%‑50%，但制冷能耗可降低 40% 左右，同时降低芯片工作温度，延长服务器硬件使用寿命。在高功率机柜场景，液冷 3‑5 年即可收回初期溢价，随着机柜功率密度越高，液冷的 TCO 优势越突出。当单机柜功率超过 40kW，液冷综合成本已经优于风冷方案。

（4）算力硬件平台标准化推动液冷普及

英伟达 MGX、Rubin 平台，国内昇腾算力平台均原生适配液冷接口，新一代 AI 服务器硬件出厂即预留液冷改造空间，从硬件底层消除液冷改造障碍，推动新建智算中心大规模配置液冷系统。

1.3 行业主要痛点

标准化不足：接口、快接头、CDU、冷却液指标碎片化，不同厂商设备混配兼容性差，增加项目建设与运维成本；
可靠性风险：冷板焊接、快接头密封失效带来漏液风险，对传感器、监控系统、运维流程提出极高要求；
浸没式介质成本高：氟化液等绝缘冷却液单价高，初次充填成本占浸没项目投资比重较高，同时面临全球 PFAS 环保政策管控压力；
运维人才缺口：浸没式液冷需要改变传统 IDC 运维习惯，服务器检修、介质更换、泄漏处置都需要专业人员；
存量改造约束：传统老旧机房面临楼板承重、管路布线、风‑液混合架构改造等基建难题。

二、AI 液冷设备完整产业链图谱

AI 液冷产业链划分为上游核心材料与零部件、中游系统方案集成、下游应用场景三大环节，价值重心集中在中游系统集成，上游零部件国产替代空间巨大。

2.1 上游：核心材料与零部件

上游是液冷系统性能与可靠性的基础，分为冷却介质、换热部件、动力控制部件、连接密封部件、结构配套五大类。

细分环节	核心产品	功能说明	代表企业
冷却介质	氟化液、合成烃冷却液、乙二醇水溶液	冷板式用水基介质；浸没式需要绝缘氟化液、合成烃介质	巨化股份、新宙邦、3M、索尔维
换热部件	微通道冷板、换热器、换热芯	冷板贴合GPU 完成热量捕获，是冷板式核心部件	飞荣达、高澜股份、银轮股份
动力控制部件	CDU、屏蔽泵、电磁阀、流量计、温度压力传感器	实现流量、温度、压力精准调控，保障循环稳定	三花智控、大元泵业、汉钟精机
连接密封部件	快接头QDC、manifold 分流件、密封软管、密封垫圈	管路快速插拔，密封防泄漏，决定系统可靠性	史陶比尔、强达机电、华丰科技
结构配套	液冷机柜、漏液检测模块、干冷器、冷却塔	承载服务器，实现漏液告警，室外热量排放	英维克、申菱环境、依米康

上游各部件技术壁垒各有侧重：冷板壁垒在于精密微通道加工与焊接工艺；CDU 考验换热算法、多参数协同控制；快接头核心在反复插拔条件下的密封性能；浸没式冷却液难点在于绝缘、低挥发、材料兼容性以及环保合规性。

2.2 中游：系统集成与整机方案（产业链价值核心）

中游厂商承担方案设计、设备成套、工程实施、调试交付、后期运维服务，分为三类竞争主体：

1.专业温控系统厂商：英维克、申菱环境、高澜股份、曙光数创、依米康、佳力图。具备 CDU、冷源、控制系统全栈研发能力，是国内液冷项目主要交付方，既可以提供冷板式，也可以提供浸没式整体解决方案。曙光数创在浸没式赛道具备领先优势，英维克冷板式市场份额领先。

2.服务器整机厂商：浪潮信息、中科曙光、超聚变、宁畅。输出液冷整机柜服务器，服务器硬件原生适配液冷接口，与系统集成商协同完成项目落地，掌握下游算力客户入口。

3.ICT能源巨头：华为数字能源。实现芯片‑服务器‑液冷系统全栈自研，深度绑定昇腾算力生态，在国内智算中心项目具备较高渗透率。

4.海外厂商：维谛 Vertiv、CoolIT，在海外大型云厂商项目具备较强竞争力，国内市场份额逐步被国产厂商挤压。

中游商业模式已经从单纯设备销售，逐步向“设备 + 工程实施 + 运维服务” 全生命周期服务模式演进。

2.3 下游：应用场景

AI 智算中心（核心增量市场）：万卡级 AI 大模型训练集群优先采用浸没式或者高功率冷板式；推理集群冷板式快速渗透，是液冷设备最大需求来源。
国家级超算中心：长期应用浸没式液冷，技术实践积累深厚。
运营商与互联网 IDC：既有新建智算项目，也包含大量存量风冷机房改造，以冷板式为主。
边缘算力、通信基站：高功率边缘节点液冷需求逐步起量，属于未来增量市场。
储能、大功率充电桩：液冷技术跨赛道延伸，打开第二增长曲线。

三、政策环境分析

3.1 国内政策体系

国内形成“国家战略‑专项政策‑地方细则‑行业标准” 四层政策框架。

顶层战略：“东数西算” 工程将绿色低碳作为算力集群核心考核指标，八大算力枢纽严格执行 PUE 管控，液冷成为示范项目标配。
能效强制政策：发改委、工信部明确，新建大型、超大型数据中心 PUE 不高于 1.25，国家枢纽节点不高于 1.2。GB 40879‑2021《数据中心能效限定值及能效等级》作为强制性国标，将 PUE 纳入项目准入考核，高 PUE 项目不予备案审批。
地方差异化管控：北京、上海要求新建智算中心 PUE 严格控制，上海提出 2025 年新建智算液冷机柜占比超 50%；部分省份对液冷示范项目给予设备补贴、能耗指标倾斜，倒逼 IDC 厂商加速液冷落地。
行业标准化建设：工信部、中国信通院、ODCC 开放数据中心委员会持续推进液冷国家标准、团体标准制定，覆盖 CDU、冷板、快接头接口、冷却液、安全运维、漏液防护等维度，致力于解决接口碎片化问题，为行业规模化扫清障碍。但目前完整统一的通用标准仍在持续完善过程中。

3.2 海外政策环境

欧盟：《能源效率指令》对数据中心能耗提出强制约束，REACH 法规对氟化液 PFAS 类物质进行限制，倒逼行业开发环保型冷却液，同时推动液冷在欧洲算力中心普及。
美国：IRA 法案对数据中心节能改造提供税收抵扣；纽约等地区限制高 PUE 数据中心建设，北美成为全球最大液冷单一市场，占全球液冷需求约 45%。
东南亚、中东：算力建设热潮兴起，高温环境下风冷能耗极高，液冷方案接受度快速提升，为中国液冷设备厂商出海创造机遇。

四、市场规模、渗透率与细分结构

4.1 全球市场规模

根据SPIR数据，2026 年是 AI 液冷放量元年，机构测算 2026 全球 AIDC 液冷市场规模约1220亿元，同比增速超70%；2025‑2030 复合增速约65%，2030 年全球液冷市场规模突破8000亿元。北美是全球最大市场，占全球需求 45%；亚太市场紧随其后，中国为亚太核心增量来源。渗透率维度，全球新建 AI 机房液冷渗透率 2024 年仅 12%，2025 年提升至 35%，2026 年末预计突破 42%；北美头部云厂商新建训练集群液冷渗透率已经超过 65%。

4.2 中国市场规模与渗透率

2024 年中国国内智算液冷市场规模约225亿元；预计 2030年国内市场规模突破 1300 亿元。国内液冷服务器渗透率：2025 年约 22%，2026 年提升至34%，2027 年突破 50% 关键临界点，2030 年有望达到80%。新建 AI 智算中心液冷配置比例远高于存量 IDC，存量机房改造市场将在 2027‑2028 年逐步释放。

4.3 技术路线市场结构

冷板式液冷当前占据市场主流，市场份额约85%，技术成熟，对服务器改动小，适配新建机房和存量改造，覆盖推理、训练绝大多数场景，是行业放量的核心载体。浸没式液冷（单相 + 两相）目前份额相对较小，但增速显著高于冷板式，面向单机柜 150kW 以上极限高密度训练集群；其中两相浸没散热上限最高，但成本高、调试难度大，现阶段以试点示范项目为主，大规模商业化尚需时间。

五、核心技术路线深度对比

行业三大主流路线：冷板式液冷、单相浸没式液冷、两相浸没式液冷，不存在简单替代关系，根据机柜功率、预算、运维条件差异化选型。

技术路线	散热原理	单机柜功率上限	可实现PUE	初始投资	运维难度	适配场景
冷板式液冷	冷板贴合芯片表面，液体间接换热，其余部件保留风冷	80120kW	1.101.20	低	低	新建推理机房、存量机房改造、中高密度训练集群
单相浸没式液冷	服务器整机浸泡绝缘冷却液，依靠液体升温带走热量	150200kW	1.051.10	中高	中等	万卡级AI 训练集群、超算中心
两相浸没式液冷	冷却液在芯片表面沸腾相变，依靠相变潜热散热	200kW 以上	1.031.08	高	高	极限高密度算力、特种超算，现阶段以试点为主

数据来源：SPIR

5.1 冷板式液冷

冷板式冷却液不进入服务器主板内部，仅 GPU、CPU 芯片贴合冷板，内存硬盘等部件维持风冷散热。优势：对现有服务器架构改动最小，运维习惯和传统 IDC 接近，支持部件热插拔，存量机房改造友好。短板：机柜功率超过 120kW 之后，流阻、泵耗显著上升，PUE 很难压到 1.1 以下；微通道冷板存在堵塞造成局部过热风险。

5.2 单相浸没式液冷

整机浸泡在绝缘冷却液中，全部元器件直接接触液体。优势：整机温度均匀，噪音大幅降低，PUE 可以做到极低，支持芯片超频运行。短板：服务器检修需要吊出机柜滴液；机柜重量增加，对建筑楼板荷载提出更高要求；冷却液初次充填成本高；对零部件耐介质溶胀兼容性要求严格。

5.3 两相浸没式液冷

利用液体沸腾相变潜热散热，换热效率最高，但是气‑液两相流控制难度大，系统调试复杂，设备造价高，目前主要用于示范项目，大规模商业化落地尚需时间。

5.4 路线选择核心逻辑

单机柜 80‑120kW：优先冷板式；单机柜 120‑200kW 训练集群：优先单相浸没；200kW 以上极限高密度场景：两相浸没做技术储备。

六、核心产品形态解析

6.1 CDU 冷量分配单元

液冷系统核心中枢，价值占二次侧约 25%。承担一次侧与二次侧换热，完成冷却液流量、温度、压力调节，集成换热器、循环泵、过滤器、阀门、传感器、控制系统。大功率、集中式、智能化是 CDU 迭代方向，AI 算法动态调节流量可以进一步降低系统能耗 10‑15%。

6.2 液冷冷板

直接和 GPU 芯片贴合的换热部件，价值占二次侧 32%。主流材质铜、铝，微通道工艺是技术演进方向，加工精度要求 ±0.1mm，加工焊接工艺决定冷板散热均匀性与漏液风险。

6.3 快接头 QDC 与分流组件 Manifold

管路快速插拔器件，价值占二次侧 28%。核心指标是反复插拔工况下的密封可靠性，是冷板式系统漏液故障高发点，国产厂商正在加速突破海外厂商垄断。

6.4 液冷整机柜

服务器厂商或者集成商交付的一体化机柜，集成冷板、管路、快接头、监控告警模块，是当前 AIDC 项目主流交付形态，便于快速上架部署。

6.5 浸没式液冷槽体系统

包含密封槽体、冷凝模块、循环过滤系统、绝缘冷却液。槽体结构承重、密封、防挥发是关键，整套系统造价高，主要面向万卡级大型训练集群。

七、行业竞争格局分析

国内 AI 液冷行业格局呈现头部集中、路线分化，国产替代加速推进的特征。具备完整方案能力、头部算力客户认证、大规模项目交付经验的企业占据优势；中小厂商面临认证壁垒、项目经验不足，行业马太效应逐步显现。

排名	企业名称	2025年国内AI液冷设备市场份额	核心定位	技术路线布局
1	华为数字能源	25.4%	全栈自研液冷解决方案龙头	冷板式为主，浸没式同步布局
2	中科曙光（曙光数创）	17.1%	浸没式液冷赛道绝对标杆	浸没式为主，冷板式为辅
3	英维克	13.2%	精密温控全链条解决方案龙头	冷板式为主，浸没式全栈布局
4	高澜股份	11.1%	全场景液冷解决方案专业厂商	冷板式+浸没式+集装箱式全覆盖
5	申菱环境	7%	专业液冷系统方案商	冷板式为主，浸没式同步布局
6	依米康	6.1%	IDC温控转型液冷核心厂商	冷板式为主
7	佳力图	5.2%	IDC温控液冷解决方案提供商	冷板式为主
8	浪潮信息	4.1%	液冷服务器整机+配套液冷设备龙头	冷板式为主
9	维谛技术（Vertiv）	3.2%	全球领先的液冷解决方案服务商	冷板式+浸没式全覆盖
10	飞荣达	2.00%	液冷核心零部件龙头	冷板式核心换热部件

数据来源：SPIR

7.1第一梯队：全栈系统龙头

1.华为数字能源：全栈自研液冷方案，深度绑定昇腾算力生态，国内智算中心项目渗透率高，软硬件一体化优势明显。

2英维克：冷板式液冷龙头，国内少数拿到英伟达 Tier1 认证本土厂商，客户覆盖字节、腾讯、阿里、百度，海外切入英伟达、谷歌供应链，冷板式市场份额领先，具备冷板、CDU、快接头全链条能力，在手订单充足，海外业务高速增长。

3.曙光数创（中科曙光旗下）：国内浸没式液冷标杆企业，超算、政务智算领域优势突出，浸没式市占率国内领先，完成海外大型液冷数据中心项目突破，在手订单排期紧张。

7.2 第二梯队：专业方案厂商

1.申菱环境：CDU 产品竞争力强，华为核心合作伙伴，冷板、浸没双线布局，海外客户拓展取得进展。

2.高澜股份：冷板式 + 浸没式双线布局，拿到英伟达、谷歌认证，互联网大厂浸没式项目持续落地。

3.依米康、佳力图：传统 IDC 温控龙头，向液冷转型，运营商 IDC 渠道资源深厚。

7.3 第三梯队：服务器整机与上游零部件厂商

服务器整机代表：浪潮信息、超聚变、宁畅，液冷服务器整机出货量大，掌握下游算力客户入口，与系统集成商协同落地项目。上游零部件代表：飞荣达（冷板）、大元泵业（屏蔽泵）、三花智控（阀件）、巨化股份（氟化冷却液），核心零部件国产替代持续推进，为中游集成商供货。

7.4 海外厂商

维谛 Vertiv、CoolIT，全球云厂商项目具备优势，国内市场份额被国产厂商持续挤压。

7.5 波特五力简要判断

上游供应商：高端快接头、高端氟化液早期海外厂商话语权强，现在国产替代持续推进，供应商议价能力逐步减弱；
下游客户：云厂商、智算运营商项目规模大，采购议价能力较强；
新进入者威胁：行业存在客户认证、大规模项目交付经验、可靠性验证三重壁垒，新玩家很难快速切入头部项目；
替代品威胁：短时间内没有能够替代液冷的散热方案，风冷已经达到物理上限；
同业竞争：赛道景气吸引大量新玩家涌入，中低端产品价格竞争加剧，高端全栈方案壁垒高，竞争相对缓和。

八、行业发展趋势

8.1 技术发展趋势

高功率化迭代：面向单机柜 150‑250kW 甚至更高功率开发液冷产品，适配下一代超高功耗 AI 芯片，大功率 CDU、大流量冷板成为研发重点。
标准化加速落地：CDU、冷板、快接头接口标准持续统一，降低多厂商混配兼容性风险，减少定制化开发，推动行业规模化降本。
系统智能化：引入 AI 算法实现液冷系统动态流量、温度自适应调节，根据 GPU 负载实时调节系统工况，进一步压低 PUE，降低运行能耗。
冷却液绿色化：PFAS 类氟化液面临全球环保政策压力，低 PFAS、无 PFAS 环保冷却液加速迭代，国产氟化液持续降本，缩小与进口产品价差。
余热回收成为增值点：液冷带出的热量温度品质更高，推动数据中心余热向城市供暖、工业供热复用，提升数据中心综合能源利用效率。

8.2 市场发展趋势

渗透率快速抬升：新建 AI 智算中心液冷接近标配；存量传统 IDC 改造市场从 2027 年起逐步释放。冷板式仍是放量主力，浸没式在大型训练集群占比持续提升。
国产替代持续深化：快接头、屏蔽泵、高端冷却液等高价值零部件国产份额持续提升，降低整套液冷系统采购成本。
全球化出海浪潮开启：国内液冷企业依托完整产业链、交付能力、成本优势，加速切入东南亚、中东、欧洲海外算力项目，海外业务收入占比持续提升。
场景跨界拓展：液冷技术从 AIDC 向外延伸，拓展储能温控、大功率超充、边缘算力、工业高功率设备散热，打开第二增长曲线。

8.3 产业竞争格局趋势

商业模式升级：从单纯设备销售向“设备 + 工程 + 运维” 全生命周期服务转型，运维服务价值占比提升。
马太效应强化：头部企业手握头部客户认证、大量项目案例、规模化产能，订单饱满；缺乏项目验证的中小厂商，将面临订单不足、价格战压力，行业加速洗牌出清。
产业生态协同加深：服务器厂商、液冷集成商、冷却液、零部件企业联合开展适配验证，共建标准化生态，减少定制化开发成本。