AI算力快速增长推动服务器功率和散热需求激增 [page::2][page::4]

• 2025年北美Top4云厂商合计资本开支预计超过3660亿美元，同比增长47.4%，持续加码基础设施建设。

- AI服务器功率密度预计从当前15~25kW提升至超50kW，单机柜功率超50kW，液冷需求迫切。

• 英伟达GB300 Superchip最大TDP达1400W，配合多GPU服务器功耗大幅提升。

液冷技术优势显著，推动散热效率及部署密度大幅提升 [page::6][page::7][page::8]

• 液冷散热效率远高于风冷，水的单位体积热容量约为空气的3243倍。

- 20kW以上机架密度液冷优势明显，有助于降低数据中心PUE。

• 采用液冷可将数据中心PUE降至1.1-1.25，比传统风冷降低显著，降低运行成本。

主要液冷技术路径及冷板式液冷领先产业化 [page::9][page::10][page::11]

• 液冷方案分为冷板式（间接接触）、浸没式、喷淋式（直接接触）三类。

- 冷板式液冷技术成熟度最高，对机房改动小，具备较高兼容性和维护便利性，具领先应用。

• 浸没液冷散热能力最强，但应用门槛和维护要求高，喷淋式技术仍处于早期探索。

产业链生态完善，头部厂商加速液冷技术和方案布局 [page::12][page::13][page::14][page::15]

• 上游涵盖冷板、CDU、分液器、快接头等零部件厂商，如英维克、CoolIT Systems、台达等。

- 中游服务器厂商包括浪潮、超聚变、广达、HPE、联想等积极集成液冷方案。

• 下游主要客户为互联网云厂商及电信运营商，海外及国内市场液冷渗透率加速提升。

冷板式液冷产品交付模式多样，推动产业标准建设 [page::15][page::16]

• 交付包括一体化交付（整机柜）与解耦交付（服务器与液冷设备分开采购），各有优势与挑战。

- 三大运营商联合发布标准白皮书，并推动多项冷板液冷技术及质量管控规范的制定。

2025-2026年全球AI液冷市场规模高速增长，2026年规模或达86亿美元 [page::17]

| 产品 | 2025E出货量(万颗) | 2026E出货量(万颗) | 渗透率2025E | 渗透率2026E | 单价(美元) | 市场规模2025E(亿美元) | 市场规模2026E(亿美元) |
|------------|------------------|------------------|-------------|-------------|-------------|-----------------|-----------------|
| NVIDIA GPU | 563 | 676 | 待补充 | 待补充 | 待补充 | 26.1 | 73.4 |
| 其它ASIC | 450 | 810 | 10%-15% | 15% | 1,018 | 4.6 | 12.4 |
| 合计 | | | | | | 30.7 | 85.8 |

• 预测液冷渗透率将持续提升，主要由英伟达GB200/GB300等液冷系统驱动。

- 结合芯片出货及单柜液冷价值，市场规模呈现爆发式增长趋势。

中金 | AI进化论（14）：液冷，引领服务器散热新时代 — 详尽分析报告

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一、元数据与概览

• 报告标题：《AI进化论（14）：液冷，引领服务器散热新时代》

- 作者：朱镜榆、温晗静等中金点睛团队

• 发布机构：中金公司研究部

- 发布时间：2025年8月21日

• 研究主题：服务器散热技术的演进与液冷技术的产业发展，重点解析液冷在AI算力需求驱动下的技术优势、产业链动态与市场空间测算。

报告核心论点：

• AI大模型迭代和应用落地极大提升算力需求，推动芯片及服务器功耗和算力密度攀升，传统风冷散热面临瓶颈，液冷凭借更高散热效率与系统密度优势成为未来主流散热方案。

- 冷板式液冷作为技术相对成熟的方案，有望率先规模化落地，浸没式和喷淋式液冷技术处于探索期。

• 产业链上下游厂商积极布局，尤其云厂商率先大规模采用液冷技术，市场快速增长，预计2026年全球AI液冷市场规模将达到约86亿美元。

- 报告强调液冷对于提升数据中心能源效率、降低整体PUE（电源使用效率）及运营成本的重要作用，并指向液冷作为应对未来算力密集型数据中心必然趋势[page::0,1]

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二、逐节深度解读

2.1 AI驱动算力基础设施需求旺盛

报告指出，自2022年以来，全球AI大模型进入快速迭代期，发布频率和商业化水平显著提升，如OpenAI、Anthropic、谷歌及中国自主品牌均在积极更新迭代模型。OpenAI年化收入预计由2024年40亿美元增长至120亿美元，Anthropic增长四倍，多样化订阅套餐进一步拓宽商业边界，推动整体算力基础设施需求激增[page::1,2]。

全球头部云厂商资本支出强劲，2025年合计资本开支预计达3661亿美元，同比增长47.4%，同时2026年预期持续攀升。中国市场方面，互联网巨头亦加码基础设施投资，阿里巴巴三年内云计算及AI基础设施投入预计超过去十年总和，字节跳动2024年服务器采购开支约80亿美元，成为中国市场重要驱动者[page::2]。

2.2 数据中心散热需求及成本构成

数据中心拥有IT硬件和基础设施硬件两大类，散热系统作为保障IT设备正常运行的核心部分，占基础硬件设施成本15%。数据中心电费占运营成本约57%，其中冷却系统能耗达43%，成为仅次于IT设备自身耗电的第二大能耗来源。散热效率提升可显著降低数据中心能耗和运营成本[page::3]。

冷却系统传统采用风冷，使用空气作为换热介质，已达到物理极限；液冷使用水或氟化液等液态介质，热容和传导能力远超空气，更高效地将热量传导至机房外部，适应算力密集型机房的散热需求，是未来发展趋势[page::3]。

2.3 液冷趋势及技术推动因素

芯片功耗水平不断上升，以英伟达最新GB300的最大单芯片功耗达1400W，远超2017年A100的400W，国产芯片功耗亦稳步攀升至300-500W水平。服务器通常采用多GPU异构架构，整机功率显著提升，单机柜功率超50kW，预计2029年AI GPU机柜功率将超1MW，AI POD功率超500kW，进一步推动散热需求和散热系统升级[page::4,5]。

高温显著缩短芯片可靠性寿命，约55%的电子元器件故障与温度相关。液冷通过降低芯片温度、减少热点效应显著提升设备可靠性和运行稳定性，成为高功率密度机房的关键技术保障[page::5]。

2.4 数据中心能耗分析及PUE监管要求

美国数据中心用电量高速增长，2030年占美国电力比重最高可达9.1%。而电力供给弹性不足、地理集中带来供电风险。中国则制定PUE1.5为能效新国标，上限要求促进高效节能。以北京为例，PUE高企数据中心面临电费罚款压力。温控系统约占38%能耗，节能型解决方案有望成为核心。液冷技术可实现PUE小于1.25，有助于整体能耗控制和降低成本[page::5,6]。

2.5 液冷技术优势

• 散热能力：水介质的导热率为空气23倍，单位体积热容量也大约为空气的3,243倍，传热效率大幅领先风冷。液冷（尤其冷板式、浸没式）提供更高传热量和热流密度，能有效应对超高功率密度计算集群热负荷[page::6,7]。

- 部署密度：液冷设备无需大量风扇空间，可实现高密度服务器部署，减少机房面积占用及信号传输延迟，适配未来50kW以上机架密度[page::7]。

• 节能效果：液冷降低风扇、空调能耗，降低整体PUE，显著降低数据中心电费支出。以2MW机房为例，液冷冷却能耗及电费较风冷减少数百千瓦及数百万元，TCO具备竞争优势[page::8,9]。

- 提升硬件性能和可靠性：液冷稳定芯片温度，避免温度极端波动，提高运行安全性[page::7,8]。

2.6 液冷技术路线及产业成熟度

液冷技术分为间接接触式（冷板式液冷）和直接接触式（喷淋式液冷、浸没式液冷）。

• 冷板式液冷：冷却液在冷板内流动，经冷板间接贴附芯片散热，技术相对成熟，散热效果较传统风冷明显，系统构成包括CDU、流道、冷板等，部署变动对机房影响较小，是当前主流产业化方案[page::9,10]。

- 喷淋式液冷：冷却液直接喷淋服务器内部芯片实现散热，均匀性优于冷板式但弱于浸没式。尚处于实验和探索阶段，面临喷嘴设计与液体管理技术挑战[page::9,10]。

• 浸没式液冷：服务器完全浸没在特定冷却液中，通过相变或非相变方式带走热量，散热性能最佳，隐含高技术门槛，维护复杂，部分技术及设备设计尚在优化[page::10,11]。

综合比较来看，冷板式液冷因兼容性好、技术成熟，预计率先实现大规模应用[page::11]。

2.7 产业链格局与厂商布局

• 上游零部件包括冷板、CDU、分液器、快接头等，全球主要厂商有Cooler Master、CoolIT Systems、Vertiv及中国大陆的英维克、飞荣达、申菱环境等[page::12,14,15]。

- 中游解决方案商及液冷服务器厂商，既有Supermicro、浪潮、联想、新华三、中兴通讯、曙光数创等，也有CoolIT、Vertiv等液冷方案专业厂[page::12,13,14,15]。

• 下游主要客户为云厂商（阿里巴巴、腾讯、微软、谷歌等）、通信运营商及政府、金融等行业，向多行业延展[page::12,16]。

英伟达推动GB200、GB300 NVL72液冷GPU系统上市，带动服务器厂商和ODM厂商积极布局液冷方案。Dell、HPE、广达、Supermicro等均推出支持液冷的服务器产品，中国浪潮、超聚变、宁畅、新华三、联想引领国产液冷服务器市场，2024年市场规模达23.7亿美元，同比增长67%，预计5年复合增长率46.8%，2029年达到162亿美元[page::12,13,14]。

技术合作和标准化方面，云厂商推动冷板液冷标准制定，三大运营商发布液冷相关白皮书，秦淮数据牵头编制多项液冷行业标准，推动技术规范和生态完善[page::15,16]。

2.8 交付模式及行业趋势

液冷服务器交付分为一体化交付（服务器及液冷设备由单一厂商交付，责任分界明确，匹配性好）和解耦交付（客户自选服务器和液冷设备集成，自由度高，成本潜力大，但运营维护责任可能模糊）。当前两种方式并存，面对产业标准仍未完全成熟，市场需求及客户差异性，这种多样性布局有利于行业发展[page::15,16]。

2.9 市场规模测算

结合英伟达、谷歌TPU、亚马逊Trainium、AMD MI300等主流AI芯片出货量与液冷渗透率推算：

• 预计2025年全球AI服务器液冷市场规模30.7亿美元，2026年将迅速增长至85.8亿美元；

- 其中英伟达GPU液冷市场2025年达26.1亿美元，2026年73.4亿美元；

• ASIC及其他GPU合计2025年约4.6亿美元，2026年12.4亿美元；

- 单套GB200 NVL72整机液冷系统价值量约8100美元（含冷板、CDU、Manifold、快接头等）[page::17,18]。

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三、图表深度解读

图表1：AI模型更新时间线（页2）

• 展示2022年以来AI大模型发布频率增加及参与企业丰富度。

- 2024H1发布19个模型，2024H2为9个，2025上半年9家公司共21模型，增长趋势显著。

• 反映了商业化竞争和创新活跃度的提升，驱动AI算力需求的基础。

图表2 & 3：数据中心成本和能耗拆分（页3）

• 成本中冷水机组、精密空调合计约23%，表明冷却设备占较大比例。

- 能耗分布中制冷设备43%，仅次于IT设备45%，强调散热系统提升空间。

图表4：英伟达GPU功耗演变表（页4）

• 从300W V100到1400W GB300，功耗增长超四倍，同时性能跃升，推动散热需求翻倍。

图表5：机柜功率密度演进（页5）

• 2024年约15-25kW机柜，2029年预计超过50kW，AI GPU密度倍增。

- 预示风冷难以胜任，液冷成为必然。

图表6：美国数据中心用电预测（页5）

• 预测电力消耗最高达到约500 TWh，占美国总体电力9.1%，显示能源供应压力。

图表7：空气与水导热率对比（页7）

• 水的热导率为空气23倍，热容为空气3243倍，体现液冷极高热管理效率。

图表8：数据中心机架密度与冷却方式（页7）

• 20kW以上密度开始明显偏好液冷方式，表明场景要求的分界。

图表9：不同散热技术PUE范围（页8）

• 浸没式液冷PUE最低（约1.05-1.09），冷板式1.1-1.2，风冷最高1.4以上。

- 说明液冷技术显著提升能效。

图表10-11：散热模式能耗与TCO对比（页8-9）

• 液冷散热能耗及电费显著降低，3年节约成本达6万美元以上。

- 直接验证液冷经济价值。

图表12 & 13：冷板式和浸没式液冷示意（页10-11）

• 清晰展示液冷系统架构与热流路径，方便理解技术基本原理和工作流程。

图表14：三种液冷技术对比（页11）

• 冷板式成熟、兼容好，浸没式成本高但节能静音，喷淋式探索中。

- 具体优劣势及瓶颈现状详尽呈现。

图表15：冷板式液冷产业链拆分（页12）

• 系统梳理各环节核心企业与产品，展示产业参与面及合作生态。

图表16 & 17：中国液冷服务器市场规模与格局（页13）

• 2024年市场23.7亿美元，预期高速增长趋势清晰。

- 浪潮、超聚变、宁畅占据超85%市场份额，市场集中度高。

图表18：国内液冷零部件及方案厂商布局（页14-15）

• 罗列核心企业技术与产品，展现中国厂商技术广度和深度。

图表19-20：液冷交付方式对比与电信运营商规划（页15-17）

• 对比一体化与解耦交付优缺点，指示行业多元实践阶段。

- 电信运营商分阶段以“技术验证-规模试验-领先标杆”推进液冷应用。

图表21 & 22：AI液冷市场规模测算及典型系统价值量（页17-18）

• 结合芯片出货量与渗透率推算出液冷市场体量及增长，定量支持产业前景。

- GB200 NVL72系统价值约1,000-1,200美元/单GPU，机柜整体超过8万美元，凸显硬件复杂度和市场空间。

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四、估值分析

报告主要侧重产业和市场趋势研究，未提供直接公司估值模型或目标价格。其价值判断基于市场空间测算，对芯片厂商及服务器/液冷设备厂商的扩张潜力作出积极判断。测算采用市场规模驱动法，基于AI芯片出货量与液冷渗透率，配合设备单价估算，呈现行业总体机会。

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五、风险因素评估

• 技术渗透风险：液冷推广进展若迟缓，或因成本、技术集成复杂度拖累，市场渗透率成长不及预期。

- 竞争技术风险：新兴散热技术若出现突破，可能重塑生态，导致当前液冷产业链调整。

• 产业链变迁风险：技术标准不统一、设备兼容性和交付方式差异导致行业生态演变复杂，可能抑制规模化效应。

- 能源政策与资源风险：部分区域水资源紧张或电网压力大可能限制液冷推广，尤其依赖水冷介质的方案。
报告对风险有明确识别，但未细致量化风险发生概率和明确缓解方案[page::1,16]

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六、批判性视角与细微差别

• 报告乐观预期液冷渗透及市场高增长，但液冷本身存在技术复杂度高、维护成本及设备改造需求、兼容性风险等问题，短期规模化挑战仍存。

- 浸没式液冷虽散热效果最好，但维护复杂及冷却液要求高，当前尚未大规模工业应用，存在技术成熟待验证风险。

• 报告中市场测算基于大量假设（芯片出货量、渗透率、设备单价），数据敏感度较大，需关注宏观与行业变量变动对预测影响。

- 一体化与解耦交付方式的兼容性和运维问题尚存隐患，标准化进程尚需时间推进，有可能影响液冷推广速度。

• 产业链厂商涉及众多，竞争激烈，部分公司技术和产能储备不均，未来集中度及竞争格局存在变数。

整体来看，报告观点逻辑清晰，数据详实，但对技术落地挑战和市场波动缺少深入探讨。

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七、结论性综合

本报告系统性分析了AI大模型算力激增带来的数据中心功率密度和散热需求的提升趋势，明确指出液冷技术（尤其冷板式液冷）作为高效散热方案，因其优异的热传导性能、节能降耗能力和适应高密度部署需求，正成为服务器散热行业的主流方案。随着AI芯片功耗不断攀升，传统风冷难以满足散热需求且能耗居高不下，液冷方案的推广是数据中心节能减排和可靠性保障的重要抓手。

报告通过详尽的产业链调研、技术路线比较、典型厂商介绍及市场规模测算，指出液冷市场具备千亿级美元体量增长潜力，2026年全球AI液冷市场规模有望达86亿美元。中国市场同样高速成长，核心玩家集中，一线云厂商和互联网巨头投资加码推动液冷的规模化应用。

图表中关键数据和趋势均证实了液冷技术的热管理和能源利用优势：

• AI服务器功耗密度预计增至50kW以上，液冷需求迫切（图表5、7、8）；

- 液冷冷却介质的导热性能远超风冷（图表7）；

• 液冷系统能将数据中心PUE降低至约1.1-1.2水平，明显优于风冷（图表9）；

- 液冷方案三年节能成本优势显著，物理示意图清楚反映技术结构与工作流程（图表10-13）；

• 产业链全面且动能充沛，云厂商积极参与标准化推动行业成熟（图表15-20）；

- 细致市场空间测算基于芯片出货和系统单价，体现明确的投资价值（图表21、22）。

总体而言，报告清晰梳理了液冷技术迎来的历史机遇，认定其为服务器散热行业的“新时代引领者”，具有高度战略价值和投资前景。尽管仍存在技术与市场落地风险，液冷因其在现代AI算力架构中的不可替代性，未来几年极可能实现快速渗透和产业规模爆发[page::0-18]。

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参考与溯源

所有引用内容均来源于中金公司2025年8月发布的《AI进化论（14）：液冷，引领服务器散热新时代》报告正文，页码如上。

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（完）

报告