数据中心是布列服务器和储存数据的设施，冷却系统是其重要的组成部分之一。数据中心作为数 据存储和交互的基础架构，在信息时代具有十分重要的地位。在数据中心运行的过程中，热量的 产生不可避免，为使得热量从数据中心内部排放到外部大气中，就需要安装冷却系统。冷却系统 与发热部件进行热交换，并将热量从室内输送至室外。
高温限制元器件效能发挥，冷却重要性稳步提升。在导致电子元器件发生故障的诸多因素中，有 超过半数的案例是由于高温引起的。半导体元器件温度每上升 10 摄氏度，反向漏电流将增加 1 倍。 同时，高温环境也会造成机件材料、导线绝缘保护层、防水密封胶的加速老化。在数据中心中， 这些元器件和材料密集部署，一旦有其中某一部件过热着火，将在短时间内波及大量设备，引发 数据中心的瘫痪，对企业造成不可估量的损失。而冷却系统的设计涉及数据中心的规模、IT 设备 的热负荷和外部环境条件，综合考量多重因素以应对高温问题。因此，在数据中心中部署冷却系 统能够有效控制设备温度，使其维持在相对稳定的运行环境中，尽可能减少安全事故的发生概率。
芯片算力大幅提升，带来散热挑战。近年来，人工智能产业蓬勃发展，算力需求高速式增长，促 使单一芯片的算力不断提升。与此同时，高算力意味着芯片的功耗水平不断提高，以英伟达的芯 片产品为例，A100 的功耗仅为 400W，而基于 Blackwell 架构设计的 GB200 的功耗已经高达 2700W。单一芯片功耗的增长导致服务器机架整体功耗的攀升，并为整个服务器的散热带来了巨 大的挑战。
制冷方式发生变革，液冷替代风冷成为未来发展趋势。过去，服务器机架的功率密度普遍偏小， 数据中心往往采用以 CRAC（机房空调）和 RDHx（后门热交换器）为代表的风冷技术以实现为 服务器冷却散热的目的。但随着机架功率的持续攀升，传统的风冷技术并不能有效解决当前的散 热问题，冷却方式将会出现由风冷技术向液冷技术的逐步演进。根据维谛（Vertiv）的资料显示，当机架密度超过 20kW 时，风冷技术的有效性会逐步丧失，此时建议采用具有更高冷却效率 的液冷技术以应对高密度机架的散热需求。
全球数据中心的年均 PUE 从 2007 年的 2.5 下降至 2023 年的 1.58，未来仍有充足的优化空间。 制冷设备是数据中心能耗占比的重要组成部分，通过对冷却技术的优化，有望推动 PUE 进一步 下降以应对数据中心日益增长的能耗水平以及各地区的监管要求。根据中兴通讯发布的白皮书， 当冷却技术从风冷向液冷演进时，PUE 或将下降到 1.2 以下，如果采用更为有效的相变浸没式液 冷技术，PUE 将有望达到 1.1 以下水平。
以液体冷却替代空气作为冷却介质，液冷技术优势众多。过去，风冷技术是冷却系统的主流应用 方案，其原理是借助空气的流通，将低温空气引入冷却设备为发热部件降温，再将高温空气排出， 但这一技术已经难以适应日益提高的散热需求。因此，液冷技术作为对风冷技术的有效替代方案， 开始逐步走向成熟。在液冷技术中，冷却介质由空气替换为液体，由液体与发热部件进行热交换， 利用液体的温升或者相变带走热量，高散热、低能耗和低噪声是其最主要的三大优势。
高散热：液体介质散热能力突出，为高密度设备提供更多部署空间。液冷系统根据不同场景采用 去离子水、醇基溶液、氟碳类工质、矿物油或硅油等多种类型冷却剂，一般而言，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，具备更强大的散热能力，因此在数据中心 中少量的液冷机柜就可以满足散热的需求。同时，由于液冷技术将发热部件中的大部分热量通过 循环介质输出设备，降低了机房整体的送风需求量，不仅节约了更多的机房空间，而且为部署更 高密度的 IT 机柜设备提供了可能。
低能耗：液冷技术冷却能耗低，每年能节约大量的电力费用支出。以我国数据中心为例，产业耗 电量不断攀升，从 2019 年的 824 亿千瓦时上升至 2023 年的 1500 亿千瓦时，预计到 2030 年， 能耗总量将达到约3800亿千瓦时，这表明企业将会为数据中心的运行承担高昂的电费。而液冷技 术具有传热路径短（CDU 直接供应到设备，实现热量合理分配）、换热效率高（一次侧和二次侧 采用液液换热，一次侧与外部环境采用风液换热、液液换热相结合的方式，具备更优换热效果） 和制冷能效高（实现 40~55℃高温供液，无需压缩机冷水机组，同时采用室外冷却塔，达到全年自然冷却的目标）的特点，使得液冷系统具备了低能耗的优势，既降低了数据中心的 PUE 值，也 能够为企业节省大量的电力费用支出，降低数据中心的整体运行成本。
低噪音：液冷技术降低风机使用频率，解决噪声污染问题。液冷技术的冷却介质在系统内通过泵 的驱动进行循环流动以实现散热的目的，解决全部发热器件或关键高功率器件散热问题，这一设 计能够降低冷却风机转速或者使得冷却系统直接采用无风机设计，从而具备极佳的降噪效果，提 升机房运维环境舒适性，解决噪声污染问题。 液冷技术具有优越的散热能力，未来或将逐步走向成熟。与风冷技术相比，液冷由于其更高的制 冷效率和散热能力，适合的场景将更加丰富，尤其能够满足中大型数据中心的冷却需求。尽管目 前风冷技术的成熟度更高，但未来随着液冷技术的不断突破以及商业化布局向纵深推进，液冷技 术的成熟度或将进一步提高。
国内液冷市场
国内液冷企业发展速度快，技术水平引领国内外市场。我国的液冷产业具有十余年发展历史，处 于世界领先的地位。2011 年，中科曙光率先开始进行服务器液冷的探索和研发工作。此后，包括 浪潮信息等数据中心服务商和华为、联想、阿里巴巴等互联网大厂均投入到液冷技术的商业化进程中，并推动大量液冷项目的落地。2024 年 1 月，浪潮信息还与国际知名芯片制造商英特尔合作 发布全球首个全液冷冷板服务器的参考设计，并向业界开放，进一步彰显了我国液冷厂商的技术 优势。
信息化进程持续加速，相关政策大力支持液冷技术发展。近年来，随着大数据、物联网和云计算 等概念的不断推广，我国信息化进程不断加快。同时，为适应新时代数字经济和新型工业化发展 的需要，大量政策密集出台，也为液冷技术的发展提供了重要的支持。2020 年以来，多条政策提 及液冷技术在数据中心的应用，积极推动这一高效冷却方案的落地。
智算中心遍及全国，液冷潜在需求量巨大。根据《亚太区智算中心液冷应用现状与技术演进白皮 书》，国内智算中心将遍及我国绝大多数省份，形成覆盖全国的智算中心网络。2024 年，我国新 增数据中心也以大型和超大型数据中心为主。同时，近年来，我国数据中心的市场规模持续扩 大， 2025 年市场规模总额预计将达到 3180 亿元。日益增加的数据中心数量和庞大的数据中心市 场规模离不开冷却系统的支持。作为一种高效冷却技术，液冷具有丰富的应用场景，相关需求有 望展现较强成长性。
下游客户行业分布广泛，市场规模有望进一步扩大。数据作为当前经济社会重要的生产要素，受 到大量行业和企业的重视，许多企业均建立了具有强大存储能力的数据中心，由此带来了大量的 冷却需求。根据中商产业研究院的预测，液冷在金融、互联网、电信等行业的需求将高速增长， 2025 年在此三大行业的需求占比将分别达到 25%、24%和 23%，占比总和达到全行业的七成以 上。因此，各行业对液冷技术的巨大需求有望推动液冷服务器市场规模在未来几年进一步扩大， 从 2022 年 73 亿元有望上升至 2027 年 430 亿元。
全球液冷市场
全球液冷市场稳步发展，液冷占比持续攀升。散热效率更佳的液冷技术替代风冷技术是未来冷却 技术路径的趋势，尽管当前风冷技术仍是最为常见的技术路线，但近年来越来越多的冷却系统开 始采用液冷技术进行散热。数据显示，2021 年液冷技术在全球冷却市场的占比仅为 8%，但到 2028年，这一数据有望提升至33%，液冷将占据更大的市场份额，并成为新建数据中心在布局冷 却系统时的重要选择。
互联网与通信、金融为全球数据中心液冷市场的主要客户群体。根据元哲咨询的数据和预测，全 球数据中心液冷市场份额将不断扩大，从 2021 年的 27.9 亿美元上升至 2027 年的 118.4 亿美元， 6年 CAGR达到 27.67%。其中，互联网与通信和金融行业始终是全球液冷市场的主要客户群体， 6 年 CAGR 分别达到 26.42%和 31.13%。
架构清晰，能量逐级传递。液冷架构主要包括三个部分：热捕获、热交换和冷源。以数据中心应 用为例，热捕获发生在液冷机柜内，指的是使用冷却液体将 IT 设备产生的热量带走。热交换即连 接液冷系统一次侧和二次侧的“桥梁”，即通过 CDU（冷量分配单元）对资源进行分配与交换。 冷源一般布局在数据中心外部，热量在这一部分与自然环节交换，完成处理。
液冷技术路线存在多样化特点，当前以冷板式为主。液冷技术首先根据接触方式（冷却液和 IT 设 备的接触）的不同，分为间接冷却和直接冷却两类。冷板式液冷是间接冷却，通过区分冷却液是 否发生相变，冷板式又可以分为单相冷板式和两相冷板式两种技术路线。直接冷却则包括浸没式 液冷和喷淋式液冷两个方式，在浸没式液冷中，同样通过区分冷却液是否产生相变，可定义单相 浸没式和相变浸没式两种技术路线。根据中商产业研究院的数据，作为早期率先开发的技术路线，冷板式液冷是目前技术成熟度最高、行业布局最多和应用最为广泛的液冷技术，国内市场占比达 到 65%。浸没式液冷作为液冷技术路径演进的重点方向，当前占比达到 34%，随着该技术逐步走 向成熟，是未来较有潜力的发展路线。
各种类液冷技术具有不同的特点，适用场景各有千秋。对于冷板式液冷，其在前期部署和后期运 维环节都更加易于维护，且具有更高的设备兼容性，能够兼容更多数据中心的应用场景，但由于 需要在液冷机柜内安装热介质管通道，成本劣势较为明显。对于浸没式液冷，其散热性能出众， 可靠性和能效都更为突出，但其可维护性较差，同时安装难度较高，具有较高的部署门槛。对于 喷淋式液冷，其易于安装，成本偏低性价比高，同时拥有很高的空间利用率，能够尽可能节省数 据中心的室内空间，但其设备兼容性较差，或仅适用于直接面向芯片级部件进行冷却。综合对比， 在数据中心散热需求持续提升的背景下，浸没式液冷凭借更出色的技术效果，或成为更为广泛应 用的冷却系统解决方案，未来发展前景十分广阔。
技术路线 1：冷板式液冷
热量通过液冷板间接传递给冷却液，再由冷却液带走热量。冷板式液冷系统室外侧包括冷却塔和 一次侧循环冷却管道及冷却液，室内侧由 CDU、二次侧循环冷却管道及冷却液、液冷机柜组成。 冷板式液冷的工作原理如下： （1）在液冷机柜内，芯片等发热设备与液冷板贴合，在工作状态时将热量传导给液冷板。 （2）二次侧的低温冷却液在 CDU 的驱动下进入液冷机柜，与液冷板发生热交换且温度升高，并 重新回到 CDU。 （3）二次侧的高温冷却液与一次侧的低温冷却液在 CDU 发生热交换，二次侧冷却液继续循环为 机柜内设备降温，一次侧冷却液流动到室外冷却塔，并将热量排放至大气环境中。
根据冷却液类型的不同，分为单相和两相。冷板式液冷系统中二次侧循环回路常用的冷却液包括 水基冷却液和非水基冷却液。水基冷却液主要分为纯水液和配方液两种，其具有良好的传热性能 和高沸点的特点，不易发生汽化，因此适用于不产生气液相转化的单相冷板式液冷技术。非水基 冷却液则主要分为碳氢及有机硅类和碳氟化合物类两种，其中氯氟烃（CFC）、氢代氯氟烃 （HCFC）、氢氟烃（HFC）等碳氟化合物由于具有良好的传热性能和低沸点的特点，适用于发 生气液相转化的两相冷板式液冷技术。
技术路线 2：浸没式液冷
发热部件直接浸没入冷却液，通过直接接触实现热交换。以数据中心应用来看，浸没式液冷系统 室外侧包括冷却塔和一次侧循环冷却管道及冷却液，室内侧由 CDU、二次侧循环管道及冷却液、 浸没腔体（Tank）、IT 设备组成。 单相浸没式液冷的二次侧冷却液在热交换过程中不发生相态变化，仅依靠物质的显热变化进行热 量传递。单相浸没式液冷的工作原理如下： （1）二次侧低温冷却液受到 CDU 的驱动进入浸没腔体的底部。 （2）低温液体在腔体内流动，吸收 IT 设备的热量升温，并从腔体顶部出口回流至 CDU。 （3）二次侧的高温冷却液与一次侧的低温冷却液在 CDU 发生热交换，二次侧冷却液继续循环为 机柜内设备降温，一次侧冷却液流动到室外冷却塔，并将热量排放至大气环境中。
相变浸没式液冷的二次侧冷却液在热交换过程中发生相态转化，依靠物质的潜热变化进行热量传 递。相变浸没式液冷的工作原理如下： （1）浸没腔体内下方为液态区，上方为气态区，IT 设备完全浸没在低沸点的液态冷却液中，当 设备处于运行状态时，液态冷却液会吸收设备的热量发生沸腾并汽化。 （2）由于汽化生成的高温气态冷却液密度小，因此会不断聚集到腔体顶部，与顶部的冷凝器发 生热交换，重新冷却成低温液态冷却液后回落至腔体下方。 （3）热量则被输送到 CDU 内，与一次侧的低温冷却液在 CDU 再次发生热交换，之后一次侧冷 却液流动到室外冷却塔，并将热量排放至大气环境中。
技术路线 3：喷淋式液冷
直接面向芯片级部件，冷却液喷洒至发热器件实现精准冷却。具体来看，浸没式液冷系统室外侧 包括冷却塔和一次侧循环冷却管道及冷却液，室内侧由 CDU、二次侧循环管道及冷却液、喷淋式 液冷机柜组成。喷淋式液冷的工作原理如下：
（1）二次侧低温冷却液受到 CDU 驱动进入喷淋式机柜内部，之后通过分液器进入与 IT 设备相对 应的布液装置。 （2）通过提供固定大小的重力势能驱动冷却液对发热部件进行喷淋并发生热传递，被加热后的 冷却液进入回液箱，并输送回 CDU 内。 （3）二次侧的高温冷却液与一次侧的低温冷却液在 CDU 发生热交换，二次侧冷却液继续循环为 机柜内设备降温，一次侧冷却液流动到室外冷却塔，并将热量排放至大气环境中。
液冷数据中心行业具有经典制造业产业链形态，可分为上游（液冷零部件）、中游（液冷基础设 施、液冷服务器与解决方案）和下游（液冷需求应用）。 上游：主要涉及冷却液、接头、电磁阀、Tank 和 Maniflod 等基础零部件。 中游：包含液冷基础设备整个产业的核心价值点，由三部分组成——冷却塔、CDU 和液冷 机组，具有较高的技术壁垒。同时，相关企业还可以为下游客户提供液冷系统解决方案。 下游：庞大的液冷需求方，客户群体包括了互联网、电信、金融等各种行业，决定了相关技 术最终的应用形态。
从公司分布来看，第一类是单一环节专业化公司，如润和材料、新宙邦等仅是零部件供应商，以 及阿里巴巴、字节跳动、腾讯为代表的企业是应用液冷技术的下游需求方。第二类则是液冷产业 综合性生产与服务企业，如英维克、同飞股份等企业具备生产液冷基础设备和提供液冷系统解决 方案的能力，除此之外，浪潮信息、中科曙光等横跨数据中心全建设周期的企业的产品矩阵更为 完善，既能打造上述企业的产品与方案，同时还能提供专业的数据中心集成建设服务。未来，随 着液冷需求持续扩大，液冷产业链协同性或将进一步加深。
上游：数据中心方兴未艾，赛道关注度有望提升
液冷产业链上游零部件种类众多，功能主要实现热传导以及结构支撑。液冷系统具有复杂的结构， 需要众多零部件的配合。Manifold 即冷却工质回液歧管，是一种用于散热的管道装置，其通过特 定的设计和结构，将冷却液体作为冷却介质，通过管道高效地分流至各个需要冷却的服务器或设 备，使其温度降低，保证设备正常稳定运行。Tank 即用于浸没式液冷的浸没腔体，IT 设备均放置 于腔体当中，因此在设计时需要考量可靠性、气密性、均流性、降低流阻、强化散热等方面，保 证进入腔体内部各节点的液体流量均匀。除此之外，冷却液、接头和电磁阀等也是液冷系统十分 重要的零部件产品。
数据中心处于发展加速阶段，液冷系统赛道关注度有望提升。新增的数据中心数量大幅增长，数 据中心日渐成为当前重要的发展方向，液冷系统作为数据中心的核心组成部分之一，进入该赛道 的企业数量日益增加。以液冷系统中的冷却液为例，目前生产液冷冷却液的企业多是具备一定的 研发与技术基础，其顺应行业发展趋势和下游终端应用需求，推进原来产品矩阵的更新升级。
中游：掌握产业链核心价值点，提供多样化解决方案
产业链中游是核心价值点，打造液冷系统的三大组成部分——冷却塔、CDU 和液冷机组。其中， CDU 也被称为一次侧与二次侧的“桥梁”，提高液冷系统整体效率。其包含热交换模块、泵模块、 过滤模块、 补液模块、监测模块、控制模块等，这些组合在一起的模块负责一次侧和二次侧之间 的热交换，并对两侧的管网起到了隔离的作用。同时，CDU 还能够精确控制冷却系统的温度、压 力和流速，旨在打造最佳的热管理解决方案，提高整体系统的效率并降低高密度数据中心的总拥 有成本（TCO）。此外，大多数 CDU 还具备了集成泄露检测、智能流量监测和报警灯功能，保 证了数据中心各种设备的安全稳定运转。 安装方式上，CDU 可以分为机架式（分布式）和机柜式（集中式）两种。机架式 CDU 一般直接 安装在机柜内，与机柜内的服务器设备并排分布，由于其冷量范围偏小，且一般只能为机柜内的 服务器设备提供制冷能力，再加上比较简单的管路布局，其比较适用于需要缩短工期并在短时间 内快速部署的中小型数据中心。机柜式 CDU则与服务器机柜并列布局，其冷量范围极大，能在同 一时间内为多台服务器机柜提供制冷，因此更适配安装在规模化部署的大型数据中心。以英维克 的机柜式风液 CDU 为例，其专为高热密度液冷服务器应用场景设计，具有优越的性能。
整合液冷基础设备，提供液冷系统解决方案。位于液冷产业链中游的企业大多长期深耕于温控领 域或信息服务领域，具备深厚的技术基础，不仅能够对上游零部件进行整合打造完整的液冷基础 设备，还能够为下游海量的客户群体提供液冷系统解决方案。以曙光数创为例，其在具备独立生 产 CDU的基础上，还掌握液冷系统方案搭建等技术。其开发的冷板液冷数据中心基础设施解决方 案 C7000 就以机房微模块形式整合各类设备和零部件，突破传统风冷形式散热模式，为服务器提 供稳定且温度友好的运行环境，满足金融、互联网、政府、运营商、教科、医疗等行业的数据中 心需求，也可以满足超高密度计算需求。
下游：决定最终落地场景，应用推动技术迭代
数据价值量不断提升，液冷需求同步增长。数据是企业重要的生产资料，更多企业布局数据中心 以存储日益增加的数据资源。互联网厂商、电信企业和金融企业由于对数据存储具有更为庞大的 需求，而且具备一定的资金优势，因此积极推动液冷技术项目的落地与推广，实现冷却效率提升 与降低运营成本的目的。以阿里巴巴为例，作为互联网巨头企业，阿里云仁和液冷数据中心就采 用大规模单相浸没液冷集群，实现数据中心的高效冷却，满足其庞大的数据储存需要，保障数据 中心稳定运行。
数据中心全球化投资或将带动液冷投资规模扩大。近年来，以互联网科技巨头为代表的大量企业 大幅增加在数据中心领域的投资规模，尤其加强了在全球各地区的投资布局速度。以微软公司为例，仅在2024年的几个月时间内，其就宣布了大量数据中心与人工智能领域的投资计划，投资金 额从 10 亿美元到 1000 亿美元之间不等，投资区域除了美国，还覆盖了亚洲、欧洲与非洲国家， 致力于在全球范围内扩张数据中心的建设项目。伴随着大量数据中心的投资建设，作为数据中心 中重要的组成部分之一，液冷系统有望迎来重要的发展机遇，液冷产业链或将具备更高的投资价 值。
机架峰值逐年上升，液冷技术或将不断迭代升级。以英伟达为例，其在 2025 年 GTC 大会发布了 最新的不同架构的芯片路线图，2024 年与 2025 年的芯片仍基于 Blackwell 架构，GB200 与 GB300 的机架峰值分别为 132kW 和 163kW，到 2026 年和 2027 年，将会应用 Rubin 架构，机架 峰值最高或将达到 819kW。持续提升的机架密度表明液冷技术或将不断升级以适应其需要，当前 技术路线上分为冷板式、浸没式和喷淋式，未来混合液冷等新型液冷技术也有望逐步被使用于实 际场景当中。
潜在迭代技术 1：被动两相
被动两相式无需机械泵或外部电源驱动液体流动，依靠重力运转。被动两相式冷板液冷技术的工 作原理如下：在一个闭合回路中，冷却液提在管路低处（蒸发器）内部分蒸发，气液混合物经升 管达到管路高处的冷凝器，在冷凝器重新冷却后，重新变成液体在重力的驱动下经降管进入蒸发 器。这一系统的核心点在于冷凝器和蒸发器之间存在高度差，且气液混合物的密度低于液体密度， 从而形成循环。该技术的优势在于无需动力部件，不仅能够降低能耗，而且具有良好的散热效率。 但目前被动两相式多应用于航天领域，在数据中心的相关案例较少，未来或具备一定的应用前景。
潜在迭代技术 2：混合液冷
混合液冷将冷板式和浸没式液冷结合在一起，利用各自优点解决高峰值密度机架的散热问题。第 一条路线是单相浸没+两相冷板，基本原理是结合了对芯片的两相冷板冷却和对其余组件的单相 浸没冷却。这一路线由英伟达的团队构建，但目前仍处于开发概念阶段，未来或有望应用于现实场景。第二条路线是单相浸没+单相冷板，该技术路线由法国云服务商 OVHcloud 提出，并已经实 现了小规模的项目落地，与英伟达的方案相比，它将两相冷板变为单相冷板，技术层面上更为简 单，具备一定的应用可能。
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