2026年机械行业AIDC系列深度报告一：技术迭代加快，液冷放量元年

液冷是高效散热解决方案，AIDC 建设推动需求景气

（一）数据中心蓬勃发展，AI 推动智算中心需求

迈入数字社会，数据中心成为核心基础设施。数据中心是集中存放计算、存储及网络设 备的物理场所，它通过集中部署高性能服务器、存储和网络设备，为海量信息提供安全、 可靠、高效的存储、处理和传输服务。数据中心支撑着云计算、人工智能、物联网等关键 技术，是现代经济、公共服务和社会治理不可或缺的基础设施。从系统构成来看，数据 中心由 IT 设施层和基础设施层构成。IT 设施层包括服务器机架、存储阵列、交换机/路 由器等计算与数据处理的核心设备，以及用于数据持久化的磁盘阵列、对象存储等。基 础设施层涵盖供电系统（市电、UPS、柴油发电机、PDU 等）、制冷系统（空调、冷却 塔、液冷或浸没冷却）、消防安全、监控与运维管理（DCIM、环境监测、告警系统）以 及结构化布线和网络互连。上述子系统相互冗余、协同工作，形成一个高可用、容错的 整体环境。

互联网技术深入应用，数据中心产业市场规模持续高速增长。得益于云计算、人工智能 和边缘计算的快速普及，全球数据中心市场规模正以极快的速度扩张。根据中商产业研 究院数据，我国数据中心市场规模过去 5 年维持高速增长，在 2024 年已达到 2773 亿元， 预计 2025 年将达到 3180 亿元，2020~2025 年 CAGR 为 22.2%。另据工信部数据，2024 年我国数据中心在用标准机架总数达到 900 万架。在进入 2024 年后，受高端芯片禁售、 相关政策不断收紧，促使我国数据中心发展由规模扩张向结构升级调整，数据中心市场 规模和在用机架增速略显放缓，但从行业发展来看，整体维持相对高速增长。

人工智能应用逐步落地，驱动数据中心向智能计算升级。智算中心，即专门服务于 AI 训 练与推理的高性能算力设施，受益于大语言模型、生成式 AI 的快速增长，全球智算中心 市场规模持续高速增长。据 IDC 统计，中国智能算力规模在过去 5 年内均保持高速增长， 2020~2025 年 CAGR 达 69.11%。IDC 预测，2025 年后年智能算力总规模同比增速将稳定 在 40%左右，将于 2028 年达到 2781.9EFLOPS。

（二）芯片性能快速提升，液冷逐步成为主流散热方案

数据中心建设如火如荼，基础设施需求兴起。随着互联网技术的不断应用，日常生活中 产生的数据量呈爆炸性增长。根据国家数据局，2024 年，我国全社会产出数据总量已经 超过 41 泽字节（1ZB=1 万亿 GB）。大量的数据吞吐对数据中心的散热和能耗提出了全 新的挑战。一方面，在通算中心向智算中心转型发展的行业背景下，芯片和机架的功率 密度急剧攀升；另一方面，国家“双碳”战略逐步推进，对数据中心的能效要求不断收紧。 数据中心散热能力与冷却系统紧密相关，据 Dgtl Infra 数据，冷却系统占数据中心初始投 资约 15%~20%，其对于数据中心的稳定性和持续经营能力有着极大的影响，如何选择高 效的散热系统始终是数据中心建设的关键议题。

介质物理属性存在明显差异，液冷散热效率提升明显。与传统风冷模式通过空气流动带 走设备热量不同，液冷是一种利用液体作为冷却介质，直接或间接接触热源（如 CPU、 GPU）进行热量传递的先进散热技术。以水冷为例，由于水的热导率是空气的 23 倍，比 热容是空气的 4 倍，综合冷却效率可提升至风冷的 3000 倍以上。若选用专用的冷却剂， 其散热效率往往更高。

1、算力芯片功率激增，液冷从“可选”变为“刚需”

风冷散热能力有限，液冷可用于更高功率密度区间。算力的持续增加促进通讯设备性能 不断提升，芯片功耗和热流密度也在持续攀升，芯片功率密度的持续提升直接制约着芯 片散热和可靠性，传统风冷散热能力越来越难以为继。通常单机柜 15~20kW 可采用风冷 散热方案，而当机柜功率大于 20kW 后，单一风冷已无法满足散热需求，通常采用风液 混合的技术方案，而随着英伟达、谷歌等面向 AI 的算力芯片功率持续提升，高集成度的 机柜单柜功率可达 60kW，甚至部分旗舰机柜可超 100kW，此时液冷方案或为必要选择。

单芯片算力攀升，散热需求显著提高。英伟达 H100、H200 系列 GPU 芯片设计功耗已经 达到 700W，较上一代 Ampere 架构的 A100 芯片大幅提升 75%。同时在 Hooper 架构中， 英伟达推出更高算力的 AI 超级芯片 GH200，采用 1 颗 CPU+一颗 GPU 的结构，单颗超 级芯片功耗可达 1000W，较同系列 H100、H200 再次大幅提升 43%。近年来，芯片算力 持续大幅扩张，至 Blackwell 架构时，由 1 颗 CPU 和两颗 GPU 组成的 AI 超级芯片 GB200 芯片 TPU 已达 2700W。2026 年 1 月，英伟达发布下一代 Rubin 架构算力芯片，其计算 密度、内存带宽和机架级通信较 Blackwell 架构有了进一步提升。单芯片算力提升，芯片 集成度持续走高，芯片发热量也随之大幅提升，对散热要求也大幅提高。

服务器集成度提高，液冷或已成为未来 AIDC 必备。英伟达在配套服务器方面提供了三 种类型的产品，即 HGX（板卡级）、DGX（整机级）和 NVL（机柜级）产品。其中 HGX 级通常是集成了 8 颗 CPU 的基础板卡，DGX 级通常是集成了 8 颗 CPU 的完整的计算节 点，而 NVL 级则是包括 36 颗或 72 颗的机柜级系统。从功耗角度看，Blackwell 架构旗舰服务器 HGX200 的 GPU 功耗达 8kW，整机柜更是达到了 14.3kW，而搭载 GB200 芯 片的 NVL72 机柜总功耗或超 120kW。服务器算力大幅提升带动了机柜功耗和发热的大 幅提升，散热系统重要性逐步凸显，而随着风冷已逐步无法满足散热需求，未来 AI 算力 服务器或以液冷为主。英伟达下一代算力平台 Rubin 已明确将采用全液冷的技术路径。

2、政策导向收紧，液冷是实现绿色低碳的关键路径

PUE 要求趋严，数据中心需增强散热能力。随着我国持续推进“双碳”目标，中央和地方 政府对数据中心的电能利用效率（PUE）要求也越发严格。PUE 是数据中心耗能与 IT 设 备耗能的比值，比值越接近 1，说明数据中心能源效率越高。2024 年新出台的《数据中 心绿色低碳发展专项行动计划》要求，到 2025 年底，全国数据中心平均电能利用效率降 至 1.5 以下，新建及改扩建大型和超大型数据中心电能利用效率降至 1.25 以内，国家枢 纽节点数据中心项目电能利用效率不得高于 1.2。地方层面，北京市对 PUE 大于 1.4 的数 据中心实行惩罚性阶梯电价；广东省要求国家枢纽节点数据中心集群内数据中心平均 PUE 值不高于 1.25；上海市要求新建数据中心 PUE 控制在 1.25 以下。

相比于传统的风冷模式，液冷技术可以显著降低数据中心 PUE。根据《中兴通讯液冷技 术白皮书》显示，采用风冷技术的数据中心 PUE 普遍在 1.4 以上；与之相对的，冷板式 液冷可将 PUE 降低至 1.25 以下，效果最佳的浸没式液冷可进一步将 PUE 降至 1.1 左右， 可以满足目前政策对数据中心 PUE 的严格要求。液冷技术凭借其出色的散热能力，未来 有望得到更广泛的应用。

3、总体拥有成本具备优势，液冷技术符合行业发展趋势

资本支出差距较小，机架功率上升时液冷存在成本优势。总体拥有成本（Total Cost of Ownership，TCO）是在一定时间范围内某组织获得某项资产的相关联的所有成本，可以 将 TCO 拆解为资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX）两大部分。从资本支出角度分 析，虽然液冷系统的应用会增加一部分初始投资，但得益于强大的散热能力，液冷数据 机房的机架密度也有所提高，因此每瓦特的平均资本支出并没有显著差异，随着单机架 功率的提高，液冷技术在节约成本上的作用开始凸显。据施耐德电气测算，对于 2MW 数 据中心而言，当单机架功率为 20kW 和 40kW 时，液冷可节约 10%和 14%的成本。

冷却功耗差异较大，液冷显著降低运营支出。制冷系统成为数据中心耗能的第二大部分， 仅次于 IT 系统。根据《中兴通讯液冷技术白皮书》，典型的数据中心能耗结构中，IT 设 备耗能约占 65%，制冷系统耗能约占 24%，二者合计占比接近 90%。从运营支出角度分 析，液冷和风冷的差距主要体现在耗能上，由于液冷数据中心冷却系统采用中高温水即 可完成散热需求，可实现全年全地域自然冷却，而传统风冷方式冷冻水机组出水温度需 低至 15-20℃，在大部分地域、大部分时间段均需开启制冷压缩机才能满足条件。液冷方 式省去大部分风扇及空调系统能耗，在降低 PUE 的同时，每年可节省大量电费。相比于 传统风冷，液冷散热技术的应用虽然会增加一定的初期投资，但可通过降低运行成本回 收投资。以规模为 10MW 的数据中心为例，比较液冷方案（PUE1.15）和冷冻水方案 （PUE1.35），预计 2.2 年左右可回收增加的基础设施初投资。

液冷具备 TCO 优势，冷板式液冷综合最优。据奕信通科技测算，以华东地区为例，假设 电气架构为传统的 2N，UPS 架构，N+1 柴发，30kW 的高密机柜，服务器负载率 80%。 测量对标整体计算的一整栋数据中心，2×20MWA 的 IDC。散热系统分别为：1）风冷模 型：水冷冷水机组+精密空调；2）冷板式液冷模型：冷板液冷+间接蒸发冷却；3）单相 浸没模型：单相浸没液冷+氟化液。基于以上假设，测算结果显示冷板式液冷方案在 CPAEX 方面具有成本优势，单相浸没式液冷方案在 OPEX 方面优势，小幅领先冷板式液冷方案，综合比较冷板式液冷方案的 TCO 最低。