英伟达芯片功耗及散热挑战 [page::1]

• AI算力芯片功耗迅猛增长，GB300功耗达到1400W，带动机柜整体功率提升至132kW。

- 传统风冷技术仅支持低于1000W芯片，难以满足高功耗芯片散热需求，催生液冷技术升级。

数据中心液冷散热架构及技术方案演进 [page::2][page::3][page::4]

• 芯片级散热由风冷向液冷转变，液冷效率及适用功率密度显著高于风冷方案。

- 机柜级散热面临功率瓶颈，液冷方案支持更高功率密度，提升PUE值。

• 液冷系统分一次侧和二次侧，一次侧负责热量传输和散热，二次侧实现IT设备冷却。

英伟达GB200与GB300液冷散热方案升级对比 [page::5][page::6]

• GB300采用独立冷板设计，快接头数量较GB200提升逾两倍，冷管线密度提升30%。

- CDU由Liquid to Air升级为Liquid to Liquid，提升冷却能力且降低功耗，PUE表现更优。

磁悬浮压缩机核心优势及应用趋势 [page::7]

| 机型 | 螺杆压缩机 | 气浮离心机 | 磁浮离心机 | 传统离心机 |
|--------------|------------|------------|------------|------------|
| COP | 5.80~6.20 | 6.30~6.50 | 6.50~6.90 | 6.10~6.40 |
| 能效 | 中 | 中高 | 高 | 中 |
| 轴承寿命(年) | 8-10 | 10-15 | 15-20 | 8-10 |
| 噪音 (dB) | 90 | 80 | 75 | 85 |
| 维护成本 | 高（机械油）| 低 | 低 | 高（机械油）|

• 磁悬浮压缩机因无油无摩擦、寿命长和高效能源利用优势，渗透率预计加速提升，助力液冷系统整体节能降耗。

两相式冷板与浸没式液冷技术优势分析 [page::8][page::9]

• 两相冷板利用相变潜热实现更高散热效率，适应未来1500W以上高功率芯片散热需求。

- 浸没式液冷适用更高功率密度，分单相浸没和双相浸没，双相浸没散热效率更优但技术难度和成本高。

国产算力芯片推动液冷加速渗透 [page::9][page::10]

| 厂商 | 产品 | 算力（TOPS）| 功率(W) |
|---------|--------------|-------------|---------|
| 华为海思| 昇腾910C | 512 | 310 |
| 寒武纪 | MLU290 | 512 | 350 |
| 天数智芯| 天垓100 | 295 | 250 |
| 燧原科技| i20 | 256 | 150 |

• 国产算力芯片性能和功耗提升明显，液冷需求有望在国内快速增长，产业链迎来提速窗口。

全球液冷市场规模及产业链结构 [page::11][page::12][page::13]

• 2024年全球液冷市场约19.6亿美元，预计2032年达211.4亿美元，年复合增长率33.2%。

- 产业链由外资及台系厂商主导，液冷板和CDU市场需求空间最大，市场集中度不高但竞争逐渐加剧。

• 产业链各子环节竞争格局分散，主要组件如UQD、Manifold、冷板、CDU由多家国际和国内企业参与。

决策链及市场格局趋势 [page::11][page::12]

• 当前决策链以云服务商（CSP）为核心，英伟达拥有较高话语权，ODM厂商逐步介入设计，自主开发液冷方案以保障供应链安全并形成差异化。

- 产业链格局尚未固型，技术迭代和供应链扩展带来格局调整可能。

英伟达液冷需求测算及未来发展风险提示 [page::13][page::14]

| 细分环节 | 2025年需求规模（亿元） | 2026年需求规模（亿元） |
|----------|-------------------------|-------------------------|
| 冷板 | 59.0 | 115.7 |
| UQD | 37.0 | 65.9 |
| Manifold | 12.9 | 18.8 |
| CDU | 90.3 | 124.9 |

• 风险点涵盖算力资本开支落地不及预期、新技术量产进展缓慢及产业链竞争加剧，可能影响液冷市场释放与企业业绩表现。[page::1][page::3][page::6][page::7][page::8][page::9][page::10][page::11][page::12][page::13][page::14][page::15]

金融研究报告详尽分析

报告标题：AI“探电”(八)：景气度＋算力升级＋技术迭代多轮驱动，全球液冷产业链有望加速放量
作者及机构：中金公司研究部 王颖东、曲昊源等
发布日期：2025年8月7日
主题：全球数据中心液冷产业链趋势、技术升级与市场投资机会分析[page::0] [page::1]

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一、元数据与概览

本报告由中金公司发布，围绕AI发展带动的数据中心算力需求与芯片功耗大幅增加，进而促进散热方案的液冷技术升级及全球液冷产业链的扩张展开阐述。核心观点强调：

• 随着生成式AI对算力需求高速增长，芯片功耗从传统数百瓦直升至千瓦级别，传统风冷散热已难满足需求，液冷方案成为必然升级路径。

- 英伟达新一代算力芯片（GB300等）功耗激增，推动液冷散热模组、CDU及核心技术快速迭代，带动液冷产业链投资机会。

• 全球液冷市场预计2025-2032年复合年增长率33.2%，2024年市场规模约19.6亿美元，2032年将达211亿美元（约合人民币1517亿元）。

- 液冷产业链当前被外资及台系厂商主导，国产液冷链配合国产芯片突破有望实现进口替代并加速渗透。

投资建议包括看好北美市场及算力资本开支上行、GB300技术升级带来的机会和国产液冷链崛起空间。风险则涵盖资本开支不达预期、核心技术量产不及预期及竞争加剧[page::0] [page::1] [page::12] [page::14].

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二、逐节深度解读

2.1 AI驱动芯片功耗跨越与液冷需求爆发（第1-4页）

报告首先描述算力需求下芯片功耗的指数级飙升趋势。以英伟达为例，通用服务器CPU功耗200-300W，H100/H200约700W，GB200增至1200W，GB300进一步涨至1400W，带来机柜整体功耗由120kW升至132kW（NVL72配置）[page::1]。

关键数据表明，新一代算力芯片不仅显存容量大幅增加（从80GB到288GB），显存带宽提升（3.25TB/s至8TB/s），多种精度计算能力提升（FP16、FP8、FP4等），功耗同步上涨，推升散热挑战。此部分强调散热升级的必然性。

关于散热方案的演进：

• 芯片级散热由热管、均热板进化到液冷冷板，液冷散热能力≥1500W，远超风冷[≤1000W]。液冷具有更高效率和适用高功耗芯片的能力，PUE（电源利用效率）优势明显，液冷PUE约1.1-1.2，远优于风冷1.5-1.9[page::2-3]。

- 机柜级散热由传统风冷升级为液冷，因单柜功率大幅提升，传统空调与风冷技术难以满足热量排放需求，液冷成为趋势。图表显示液冷适用功率区间从50kW起步，传统风冷上限约为20kW[page::3]。

数据中心整体能效管控趋严。报告梳理了中国、美国、欧盟等主要市场对PUE值的政策要求，中国目标PUE≤1.5，要求新建大数据中心PUE降至1.25以下，欧盟则拟逐步实施PUE强制公开及严格控制。这些政策导向强化升级液冷技术应用的迫切性[page::2].

2.2 数据中心液冷架构详解（第4-7页）

液冷系统分为一次侧与二次侧：

• 一次侧：包含室外冷源（冷机、冷却塔、干冷器）和一次侧循环冷却液（如去离子水、乙二醇水溶液等），负责将热量排入大气环境，形成散热闭环。

- 二次侧：直接冷却IT设备，包括冷量分配单元（CDU）、液冷机柜、液冷板及快速接头UQD等，二次侧液冷液吸热后传热给一次侧冷却液[page::4].

GB200与GB300液冷方案对比：

• GB200采用集中式大面积冷板，冷管路及快接头较少，维护需整托盘抽出，设计较为简单，但冷板精度要求较低。

- GB300升级为独立冷板设计，显著提升冷板数量（冷板数翻倍）、管线密度提升30%，快接头增至14对且换为8毫米盲插、热插拔支持的UQD03，制造工艺复杂性与可靠性认证要求大幅提升[page::5-6]。

CDU方面，GB200普遍使用L2A（Liquid to Air）方案，依赖风扇将热量排放；而GB300则升级为L2L（Liquid to Liquid）方案，采用钎焊板式热交换器实现更高效的液体热交换，推动整体PUE改进，但需要额外基建，部署成本与复杂度提升[page::6].

一次侧核心部件—磁悬浮压缩机：
报告指出，GB300高算力机柜对能效与稳定性要求提升，磁悬浮压缩机以其无油无摩擦、噪音低、寿命长、能效高等优势被看好加速推广。维谛技术推广的磁悬浮冷水机组节能约45-50%，运维成本降70%，生命周期延长等显著优势使其成为未来趋势[page::7].

技术前瞻方面，芯片算力会进一步攀升，英伟达下一代Rubin预计功耗达1800W，催化液冷技术升级：

• 两相式冷板液冷将替代现有单相冷板液冷，利用相变潜热显著提升散热效率，适用于1500-2000W高功率芯片，技术复杂性较高。

- 浸没式液冷（单相和双相）介绍，双相浸没式因相变散热效率更高，适合高密度算力机柜，但当前多处于研究/试点阶段[page::7-9].

2.3 国产算力芯片与液冷渗透加速（第9-10页）

国产算力芯片快速发展，功耗同步增加，为液冷带来新机遇。报告列举华为海思、寒武纪、天数智芯、燧原科技等主要厂商的产品性能及功耗指标，最高功率覆盖30W至450W区间[page::9]。配合国产服务器厂商启动液冷产品线，2022年中国液冷服务器市场达到10.1亿美元，年增近190%，显示国产市场潜力显著[page::10].

2.4 全球液冷产业链结构及市场格局（第10-12页）

液冷产业链涵盖一次侧（水冷机组、压缩机、干冷器）和二次侧（CDU、冷板、管路、UQD、Manifold）多个环节。报告绘制详细产业链图谱及对应主要厂商名单，指出目前外资及台系厂商在各环节主导格局，国内厂商多处于导入阶段[page::10].

据QY research数据，全球液冷需求集中在亚洲（37%）、北美（31%）。冷板液冷为主流技术（2023年占63%）。市场集中度低，CR5占40%，无单一企业超过15%。主要玩家包括维谛、施耐德、CoolIT、英维克等[page::11].

2.5 市场决策链变化趋势（第11-12页）

全球液冷市场的决策权格局正趋于分散：

• 传统由CSP（云服务商）主导液冷方案设计和供应商选择。

- 英伟达作为核心算力芯片供应商，拥有重要话语权，定义液冷标准及供应商推荐。

• ODM厂商（如富士康、鸿海等）开始入局，自主设计液冷方案以保障供应安全和提升差异化，培养自身供应链。

报告认为AIDC液冷处于发展初期，技术快速迭代且供应链正由研发转向规模生产，决策链的多元化为市场格局调整埋下伏笔[page::11-12].

2.6 市场规模及细分需求预测（第12-14页）

基于Markets and Markets数据，全球数据中心液冷市场2024年规模19.6亿美元，2025年增长至28.4亿美元，同比增长44.9%，2032年预计达到211亿美元，年复合增长率33.2%。增长动力来源于AI、云计算及高性能计算加速普及，推动对高密度液冷方案的需求[page::12-13].

通过英伟达GB200/GB300机柜出货及液冷组件量价假设，测算2025-2026年液冷板、UQD、Manifold、CDU需求规模，其中液冷板和CDU市场空间最大（2026年需求分别约116亿元、125亿元）。这一细分需求与市场总规模验证液冷产业链的高成长性[page::13-14].

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三、图表深度解读

图表1（第1页）：英伟达芯片功耗及性能演进表

• 展示芯片从H100到GB300的算力（FP16、FP8）、显存大小及带宽提升趋势，伴随单芯片功耗从700W攀升至1400W。

- 机柜功率对应由42kW上升至132kW，明显反映出算力升级对应散热和功耗压力大幅提升。

• 数据支持算力时代液冷替代风冷的必然性，功耗限制成为技术瓶颈[page::1].

图表2（第3页）：芯片级散热方案对比

• 热管散热能力≤200W，VC均热板≤500W，3DVC≤1000W，冷板液冷≥1500W。

- 冷板液冷热传导效率高，是空气的20倍，适合高功率密度芯片。

• 初期成本较高但运维成本低，PUE值最低，适用超大功率AI芯片，如NVIDIAB200/GB200。

- 说明液冷技术在高端芯片不可替代的优势[page::3].

图表3（第3页）：机柜级散热方案与功率关系

• 展示不同散热技术适用的机柜功率范围，液冷方案覆盖100-200kW以上功率区间。

- 传统风冷难以支撑150kW以上高功功率，液冷保证散热效率，是高功率机柜散热解决方案。

• 图形直观体现液冷技术市场空间以及算力增长带来的需求弹性[page::3].

图表4（第4页）：数据中心液冷架构工作流程图

• 详细展示一次侧（室外冷源、冷却液循环）、CDU和二次侧（液冷机柜、冷板）冷却过程。

- 展示热量流动路径，凸显整体散热链条的闭环运行机制。

• 便于理解液冷系统复杂性及主要技术节点[page::4].

图表5（第5-6页）：GB200与GB300液冷散热模组对比

• GB200为大块冷板冷却2GPU+1CPU，配件数量少接头尺寸大，管路稀疏。

- GB300为独立微通道冷板设计，冷板数量翻倍，管线密度提升30%，快接头对数从6对增至14对，具备热插拔与盲插功能。

• 制造工艺复杂度显著提升，带来工艺门槛与认认证难度增加，反映技术创新带来的供应链升级挑战[page::6].

图表6（第6页）：L2A与L2L CDU对比

• L2A用液冷对空气换热，冷却能力约60kW，功耗4%，需风扇，利用现有机房设施，无需额外管路布设。

- L2L用液冷对液冷，冷却能力近2MW，功耗1%，无风扇，换热效率高但需要额外基建，部署复杂低效。

• 反映液冷系统升级的代价与效益权衡[page::6].

图表7（第7页）：不同水冷机组压缩机方案对比

• 磁浮压缩机COP最高（6.50-6.90），噪音最低(75dB)，维护成本低且寿命最长(15-20年)。

- 显示海量散热系统对压缩机高效率、低维护和长寿命需求，磁浮压缩机具备明显优势[page::7].

图表8（第8页）：单相与两相冷板液冷对比

• 两相冷板基于气液相变，热传递效率显著优于单相，温度均匀性好，适合算力密度极高设备，技术系统复杂且成本高。

- 单相冷板散热效率相对较低但系统简单，适用中低功率密度场景[page::8].

图表9（第9页）：单相浸没与双相浸没液冷对比

• 双相浸没液冷利用液态变气态的相变潜热，散热效率更高，维护便捷；单相浸没技术较成熟但散热能力有限。

- 指出浸没液冷未来潜力，尤其适合更高功率密度场景[page::9].

图表10（第10页）：液冷产业链图谱

• 展示液冷二次侧（冷板、管路、UQD、Manifold、CDU）及一次侧（水冷机组及压缩机等）核心环节及主要厂商布局。

- 便于认知产业链分工，判断国内外厂商竞争格局和国产替代路径[page::10].

图表11（第11页）：全球液冷技术提供商市场格局饼图

• 市场高度分散，CR5仅占40%，单一企业份额低于15%。

- 维谛和施耐德电器等外资企业领先，中科曙光、华为少量参与，市场竞争空间大，国产成长潜力明确[page::11].

图表12（第13页）：全球数据中心液冷市场规模预测柱状图

• 2024年约19.6亿美元，2025年28.4亿美元，2032年达到211亿美元，CAGR 33.2%。

- 体现AI驱动液冷加速普及及市场爆发成长趋势[page::13].

图表13（第14页）：英伟达液冷需求测算表

• 详细分解GB300/GB200机柜出货量、冷板、UQD、Manifold、CDU组件数量及价格，预估2025-2026年细分市场需求，其中2026年液冷板需求115亿元，CDU达到125亿元，为产业链重点环节。

- 帮助评估核心企业业绩驱动力及投资空间[page::14].

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四、估值分析

报告未直接公布对液冷产业链上市标的的估值模型和目标价，但通过大规模市场空间数据、核心技术迭代驱动、需求量价综合测算，隐含产业链在未来5-10年持续高增长的潜力。重点包括：

• 高增长的市场预期（2025-2032年CAGR 33.2%）。

- 细分环节（液冷板、CDU）市值占比高，成长驱动力明显。

• 技术壁垒（高精度冷板设计、UQD制造、磁悬浮压缩机控制）提升行业准入门槛和格局稳定性。

- 国产液冷链借助国产芯片替代及决策链分散化迎机遇。

建筑效益表明液冷方案升级带来的PUE大幅提升，提高数据中心能源效率并降低运维成本，赋予产业链正向估值溢价空间。

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五、风险因素评估

报告系统识别的主要风险有：

• 算力资本开支落地不及预期：云厂商资本支出计划虽积极，但若实际落地不足，需求端与液冷装机将受到较大影响，导致市场波动[page::14].

- 新技术量产进展不及预期：GB300方案复杂度明显上升，关键部件需重新开发，供应链若不能确保顺利量产，直接影响市场推广和产业链收益释放[page::14].

• 市场竞争加剧：液冷市场尚处成长期，产业结构和参与者变动频繁，市场竞争若过度加剧，将压缩供应链盈利空间[page::15].

此外，液冷系统高复杂性带来技术壁垒和可靠性挑战，行业新进入者和替代技术也可能带来不确定性。

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六、批判性视角与细微差别

• 报告较为乐观地描绘液冷技术升级和国产替代机会，核心假设基于英伟达芯片功耗飙升和算力资本开支持续快速增长，存在对政策环境、技术迭代节奏及市场接受度的高预期假设。

- 技术复杂度和制造难度增加（如UQD热插拔快接头可靠性）或成为供应链短期瓶颈，潜在风险被合理提示，但对长期技术路线的不确定性（如两相冷板与浸没液冷性能和成本权衡）还有待市场验证。

• 决策链分散可能导致供应链竞争激烈，技术兼容性和整合难度提升，或使市场格局波动加剧，报告对此也作温和警示。

- 报告多依赖第三方市场数据和公司公开信息，对于未来国产厂商技术突破和产业链地位提升尚需持续追踪与验证。

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七、结论性综合

报告全面系统地阐述了AI算力带动芯片功耗跃升，驱动传统风冷散热向高效液冷升级的必然趋势，涉及芯片级与机柜级的散热技术路线演进、数据中心节能政策驱动、液冷系统架构及关键部件技术革新。

关键发现总结如下：

• 算力激增驱动高功率芯片普及，英伟达H100到GB300算力与功耗实现爆发式提升，传统风冷难以满足需求，液冷必然成为核心散热方案。

- 散热技术快速迭代升级，GB300液冷方案优化独立微通道冷板设计、切换L2L CDU、磁悬浮压缩机推广等，显著提升散热效率同时提高复杂度和技术门槛，液冷产品应用场景和性能大幅拓展。

• 政策推动数据中心绿色节能，中国、美国、欧盟等地区推动PUE持续下降，倒逼液冷方案升级，释放市场增长动力。

- 全球液冷市场规模高速增长，2024年规模19.6亿美元，预计2032年达到211亿美元，CAGR高达33.2%，细分冷板和CDU市场需求最大。

• 产业链格局处于变革期，目前由外资及台系企业主导，国内厂商正通过国产算力芯片崛起迎来进口替代机会。液冷市场决策链呈现从集中向分散转变，ODM厂商入局带来格局动荡。

- 核心技术壁垒与供应链风险需关注，GB300方案量产挑战与市场竞争风险并存，投资需关注技术进展和资本开支兑现情况。

整体而言，报告对AIDC液冷产业链的未来发展持积极看法，认为其具备明显的“alpha属性”，技术迭代和资本开支两轮驱动充实成长逻辑。基于详实的数据和逻辑推演，报告为产业链相关企业及资本市场提供了系统全面的参考价值。

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参考图表（示例）

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综上所述，该报告全面分析了液冷产业链的发展逻辑，从技术、市场和产业链三个维度系统论述了AIDC液冷的投资价值和潜在风险，为相关领域投资者及企业提供了极具实操价值和前瞻性的决策参考。[page::0] [page::1] [page::2] [page::3] [page::4] [page::5] [page::6] [page::7] [page::8] [page::9] [page::10] [page::11] [page::12] [page::13] [page::14] [page::15]

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