液冷技术：AI算力需求增长下的必选方案
液冷是用于工业领域的设备冷却，采用去离子水、乙二醇、丙二醇、氟化液、冷却油等液体作为冷却介质，通过介质循环带走设备产生的热量，使设备维持在安全的温度范围，以提高设备的效率和可靠性，从而达到环保节能的一种冷却解决方案。
在AI算力需求的强力驱动下，数据中心GPU服务器的数量大幅增加，所带来的功耗问题日益凸显。算力的持续增加促进通信设备性能不断提升，市场主流芯片功耗和热流密度也在持续攀升，中央处理器（CPU）散热设计功耗已达350~500W。AI技术的快速发展推动图形处理器（GPU）需求增长，GPU散热设计功耗已超过800W。 芯片功率密度的持续提升直接制约着芯片散热和可靠性。液冷具有散热效率较高，降温速度快，无振动，噪音小等特点，面对高功耗高密度场景，传统的风冷显然已经无法满足能耗和散热需求，液冷技术以其特点成为智算中心温控解决方案的必选项。
液冷技术分类
当前液冷技术包括冷板式、浸没式、喷淋式等类型。其中，冷板式液冷因其技术成熟度高、兼容性强、改造成本低等优势，已成为当前液冷市场主流应用形式。
中国液冷数据中心相关政策
近年来，我国大力推进新型信息基础设施建设，陆续出台多项政策，并鼓励液冷数据中心行业的发展与创新。目前我国数据中心技术能力明显提升，行业政策体系逐步完善。
液冷产业链
液冷产业生态涉及产业链上中下游，其中：上游为零部件，主要包括冷却液、CDU、接头、电磁阀、TANK、manifold等；中游为液冷数据中心，可分为浸没式和冷板式；下游应用于互联网、金融、电信、能源、生物等领域。
液冷技术路线分类：冷板式液冷
液冷散热技术根据与芯片等电子元器件接触方式不同分为直接冷却和间接冷却，直接冷却为浸没式液冷，间接冷却为冷板式液冷。
冷板式液冷又可以分为单相冷板式液冷与相变冷板式液冷。行业内普遍认为单相冷板液冷解热上限为单机柜100kW，而相变冷板式液冷比单相冷板液冷方案解热能力提升15%以上，最主要可以解决单相冷板水质和材质兼容导致的菌落、电化解腐蚀、结垢以及水质泄露导致的损坏服务器问题。
单相浸没式液冷工质
浸没式液冷因其高效散热性能和环境友好性，逐渐成为市场关注的焦点。浸没式液冷作为直接冷却方法，同样分为两类：单相浸没式液冷以及两相浸没式液冷。
单相浸没式液冷工质：油类化合物
油类冷却液在数据中心的应用较少，通常在需要更高的热容量或者对于环境友好性有特殊要求的情况下使用。油类冷却液的黏性比其他冷却液如氟化液和水要高，但黏度较低的油类冷却液能够减少压力损失、提高传热效率、提高系统响应速度以及减少维护成本。
单相浸没式液冷工质：氟化物类
油类冷却液普遍具有高热容量、高沸点以及导热系数较高的优良物性，但其黏度较大，不利于强化传热，且消耗的泵功较高，此外油类冷却液易分解，又属于可燃物质，具有一定的危险性。与油类相比，氟化液普遍具有良好的综合换热性能，凭借其性质稳定、具有阻燃性、合适的介电常数及黏度较低等优势，成为目前最受欢迎的冷却介质。
低黏度冷却液具有更好的流动性，能在热表面形成更薄的热边界层，从而有效提升传热效率，此外，质量热容及体积膨胀系数较大的冷却液，通常具有更好的传热能力和冷却效率。氟碳类化合物因其较低的黏度以及较高的质量热容，能够实现最好的冷却效果。
相变浸没式液冷工质：氟化物类
浸没式相变液冷是将整个服务器或其组件直接浸入冷媒中的冷却方式，经过技术处理后的液态冷媒拥有较低沸点，吸收服务器主要发热元器件的热量后发生沸腾气化，气化的冷媒进入换热器与常温冷却水换热，通过室外一次侧冷凝为液体，完成热力循环。主要冷媒为氟化液及氟类聚合物，通过冷媒由液体变成气体的潜热带走热量。
目前液冷工质的发展阶段
当前风冷仍能满足传统数据中心需求，液冷技术主要应用于超算、智算领域，仅部分头部用户开展试点。随着大数据、人工智能等技术迭代催生高算力需求，液冷技术作为低碳转型的关键突破口，精准匹配智算中心对高功率、高密度算力的诉求，正成为支撑算力基础设施迭代升级的核心技术力量，推动数据中心绿色转型向纵深发展。
（1）早期探索阶段
2011年，液冷技术处于研究阶段，历经“冷板式液冷技术”“浸没液冷技术”和“浸没相变液冷技术”三大发展阶段。此时液冷工质主要以乙二醇、丙二醇、去离子水等成本较低的工质为主要原料、而氟化液处于发展阶段、产量较少。而到了高速发展阶段，氟化液的产量及需求急剧增加，由于其特点及性能相较于传统液冷工质的优势，氟化液逐渐取代乙二醇、丙二醇、去离子水等液冷工质。
（2）高速发展阶段
随人们生活水平提高和经济结构优化升级，氟制冷剂作为“温控”的功能性制剂的需求不断增长。其一，全球极端气候增多，空调器应用正不断向全球更广区域快速拓展，尤其是全球南方地区。该地区城市化、工业化正处于加速发展阶段且空调器普及率低，存在巨大的潜在成长空间。在某些地区，空调已成“生活必需品”、保证正常办公的“必需品”。其二，随着全球现代化发展水平不断提高，制冷剂应用领域不断拓展，从传统家用、工业、商业制冷等领域，正不断向新兴工业、商业、现代农业等领域拓展，除传统制冷领域外，还向健康空气、制热消费领域拓展。人工智能、信息化、新能源等快速发展，正催生更多更广的“温控”需求。不断强化其制冷（热）剂、 “温控”系统中的热传递关键媒介的功能性制剂功能，使之不断拓展应用领域和场景。此外，半导体产业快速发展，其制造工艺过程的清洗、蚀刻、温控等环节对高性能氟化液的需求快速增长、国产氟化液进口替代加快；人工智能飞速发展，打开了高性能专用氟化液用于服务器液冷市场空间。高性能氟化液正成为新型散热介质。
（3）未来发展展望
从行业角度来看，液冷服务器的应用仍然相对集中，行业采购量前三 的分别是互联网、电信运营商和政府行业。互联网行业作为技术应用 的先行者，其大规模数据中心基于TCO优化和PUE指标管控的刚性需 求，率先实现液冷技术的规模化部署；电信运营商则在智能计算基础 设施建设中，将液冷方案作为实现"双碳"战略目标的关键技术路径， 通过热管理技术创新有效平衡算力提升与能耗增长的矛盾；在政府端，以国家超算中心为代表的高性能计算集群，基于其算力密度持续攀升 带来的散热挑战，形成显著的示范效应。上述三个行业的采购量占到 了整体市场的90%左右，同时金融、服务、制造和公共事业等行业也 在积极探索适合自己的液冷解决方案。
液冷服务器及液冷数据中心市场规模的快速增长，也将会带动液冷工质市场的需求提升不断成长的消费市场，必然会累积更大的维修市场。其次，由于我国第二代氟制冷剂处于快速淘汰期（2030年削减至基线的2.5%以内）、三代氟制冷剂处于基线生产消费冻结期（将于2029年开始削减基线的10%、2035年削减基线的30%、2040年削减基线的50%、2045年削减基线的80%），在生产配额下，供给受限。虽然目前尚有基线内的部分配额未分配使用，可能未来随着需求增长，余量配额会逐步分配并增长供给以平衡供需缺口，且产品供给结构会有较大差异，但从未来削减进程和需求看，供需格局仍将持续优化。
3M退出带来氟化工行业机遇
我国氟化工产业正不断向高附加值发展，受益于我国新兴产业的发展及国际化工巨头3M的退出，行业企业迎来发展机遇。因主要原材料六氟丙烯价格波动带来的成本管控压力，我国氟化工产业正不断向高附加值产业链发展，伴随新能源、新材料、医药健康等领域的发展，以及国际化工巨头3M退出，我国中高端有机氟化学品市场迎来发展机遇，有助于增厚行业企业经营业绩。
我国氟化工产业链覆盖广泛，行业竞争激烈，产业已突破绝大部分大宗、中低端氟化工产品的技术垄断，正在向高技术含量、高附加值的氟化工产业链发展。有机氟化学品是氟化工产业链中的中高端产品，包含氟碳化学品、含氟聚合物及含氟精细化学品等三大类产品，因其产品种类多、质量要求高、技术要求较高等特点，成为发展新能源、电子电气、节能环保等战略新兴产业和提升传统产业所需的配套材料。
目前，我国在含氟聚合物、含氟电子化学品、含氟表面活性剂、氟碳化学品等高端氟化工领域的技术水平与国际先进水平差距较大，上述产品主要供应商为美国3M、日本大金工业株式会社等，其中3M市场份额较高。受环保等因素影响，2022年12月美国3M宣布退出全氟烷基及多氟烷基物质（PFAS）的生产，2025年底前在其产品组合中完全停止使用PFAS，全球电子氟化液市场处于供应切换窗口，叠加我国新能源、医药健康等新兴产业发展对高附加值、高性能含氟精细化学品的需求迫切，我国中高端有机氟化学品市场迎来发展机遇。
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