AI行业：AI算力持续迭代升级，液冷加速渗透行业高景气

AI算力持续迭代升级，液冷加速渗透行业高景气证券分析师：朱洁羽执业证书编号：S0600520090004 联系邮箱：zhujieyu@dwzq.com.cn二零二五年八月十五日证券研究报告请务必阅读正文之后的免责声明部分核心要点2➢液冷具备低能耗、高散热、低TCO等优势，冷板式液冷占据主流 ：相比传统风冷，液冷具备多重优势：1）低能耗：液冷散热技术传热路径短、换热效率高、制冷能效高，液冷技术在2MW机房场景下超越风冷，能耗降低70%+。2）高散热：液冷常用介质的载热能力、导热能力和强化对流换热系数均远大于空气，可直接将设备大部分热源热量通过循环介质带走。液冷通过有效降低芯片温度，减少PUE至1.2以下，而风冷的PUE值一般为1.5-1.8。3）低TCO：液冷系统TCO优势显著，通过减少机柜数量与占地面积实现长期成本节约。➢AI驱动液冷需求放量、英伟达全面转向液冷，预计2032年全球液冷规模超190亿美元。算力带动TDP增长：全球AI发展推动算力需求提升，预计2030年全球算力规模超16ZFlops，CAGR超50%，算力飞速增长带来TDP迅速增加，当TDP超350W需逐步转向液冷。因此芯片TDP的增长促使向液冷加速转变。数据中心PUE相关政策相继出台，监管逐步趋严推动液冷发展。政策明确要求到2025年全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到1.3以下，国家枢纽节点进一步降到1.25以下，绿色低碳等级达到4A级以上；在国家严格的PUE考核标准下，风冷系统已无法满足需求，液冷技术可以将PUE指标降至1.2以下，满足当前国家政策对绿色数据中心的要求，达到减低耗能的目标。国内运营商加大液冷建设，大厂加大资本开支，海外龙头英伟达全面转向液冷。电信运营商提出液冷三年愿景，2025年50%项目采用液冷方案，推进形成标准统一、生态完善、成本最优、规模应用的高质量发展格局。同时国内阿里字节腾讯等大厂均加大资本开支，2025年均有望超千亿人民币，此外，英伟达GB300开始转向全面液冷，充分带动液冷市场需求起量。➢投资建议：随国内大厂及运营商加大资本开支推进AI及液冷建设，同时英伟达全面转向液冷，液冷市场逐步起量爆发，市场空间广阔，推荐布局液冷散热器、冷板及不锈钢管路的方盛股份、布局液冷软管的利通科技，建议关注曙光数创。➢风险提示：1）下游需求不及预期；2）行业竞争加剧。目录32. AI驱动液冷需求放量、英伟达全面转向液冷1.液冷优势明显，冷板式占据主流3. 产业链及标的推荐4.风险提示PART1 液冷优势明显，冷板式占据主流4风冷VS液冷数据来源：曙光数创招股书、热设计，东吴证券研究所5➢风冷：利用空气作为冷媒，将服务器等设备产生的热量传递给散热器模块，再通过风扇或空调制冷等方式将热量散发到周围环境中。1）压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体后，压缩成高温高压气体送入冷凝器；2）高压高温气体经冷凝器冷却后，使气体冷凝变为常温高压液体；3）常温高压液体流入热力膨胀阀形成低温低压湿蒸汽，后再经过冷却后回到压缩机形成循环。➢液冷：使用液体取代空气作为冷媒，为发热部件进行换热，带走热量的技术。根据接触方式的不同，可以将液冷分为直接接触和间接接触两种，直接接触是将电池包放置于冷却液中，这种方式易发生泄漏，危险性较高，所以一般采用间接接触的方式，即冷却液流经液冷板，液冷板与电池包直接接触换热，从而控制电池的温度。表 风冷液冷对比风冷液冷换热介质空气冷却液温控能力散热效果一般，风冷散热效果受环境温度、空气流通性等因素影响，特别是在极端气候如风沙、高湿度等条件下，其散热效果会减弱。散热能力高，液体的热传导效率和比热容远高于空气，因此液冷散热系统能够更有效地从热源吸收热量，并将其散发到外部环境中。实现更精确的温度控制。节地功率密度（kW/ 机柜）1040+主机房占地面积比例1<1/4节能性（平均PUE）1.61.2以下噪音高低6液冷具备低能耗、高散热、低TCO等优势数据来源：曙光数创招股书、热设计，东吴证券研究所➢低能耗：液冷散热技术传热路径短、换热效率高、制冷能效高。液冷技术在2MW机房场景下全面超越风冷，能耗降低70%+，功率密度从风冷的15 KW/RACK提升至浸没式液冷的135 KW/RACK。➢高散热：液冷系统常用介质的载热能力、导热能力和强化对流换热系数均远大于空气，可直接将设备大部分热源热量通过循环介质带走。液冷通过有效降低芯片温度，减少PUE至1.2以下，而风冷的PUE值一般为1.5-1.8。➢低TCO：液冷系统TCO优势显著，通过减少机柜数量与占地面积实现长期成本节约。同时，液冷无需频繁更换空调滤网，且部分浸没式液冷方案可实现10年免维护，降低人工成本和停机损失。15133966033371351520020406080100120140160功率密度（KW/RACK）机柜数量RACKS占地面积M^2风冷冷板式液冷浸没式液冷120084128019680560200400600800100012001400冷却能耗/KW冷却电费/万元风冷冷板式液冷浸没式液冷图 液冷同比风冷散热能力（2MW机房）图 液冷同比风冷每年收益（2MW机房）7液冷可分为冷板式、浸没式、喷淋式数据来源：亚太智算中心液冷白皮书、绿色节能液冷数据中心白皮书，东吴证券研究所➢液冷架构由多个部分组成，可以描述为三个部分：热捕获，热交换，冷源。➢热交换主要通过CDU即冷量分配单元来实现。作为连接一次侧和二次侧的“桥梁”，CDU 中包含热交换模块、泵模块、过滤模块、补液模块、监测模块、控制模块等。➢冷源共有三类：自然冷却系统、机械冷却系统（带自然冷）、原有精密空调自然冷却系统。➢热捕获指的是使用液体从 IT 组件中带走热量。根据热捕获的方式不同，液冷可以分为多种形式，当前主流的技术方案有三种：冷板式、浸没式、喷淋式。图 液冷通用架构图 液冷分类冷板式液冷➢冷板式液冷是指利用工作流体作为中间热量传输的媒介,将热量由热区传递到远端后再进行冷却。冷板式液冷的冷却液不与IT发热元件直接接触，而是通过安装在发热元件上的冷板(通常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体)将热量带走，这种散热形式也称为非接触式液冷。➢根据冷却液在冷板中是否发生相变，冷板式液冷可以单相冷板和两相冷板。两种换热类型的制冷架构基本一致，主要区别在于二次侧冷却液不同。单相冷板一般采用沸点较高的水基冷却液，换热过程不发生相变。两相冷板一般采用沸点较低的制冷剂，换热过程会发生相变。数据来源：亚太智算中心液冷白皮书，东吴证券研究所8图 冷板液冷实物图图 冷板液冷原理图9浸没式液冷数据来源：亚太智算中心液冷白皮书，东吴证券研究所➢浸没式液冷是将服务器内的元器件完全浸没在冷却液中，通过冷却液的循环将服务器的热量带走，这种散热形式也称为接触式液冷。根据冷却液在换热过程中是否相变浸没式液冷可以分为单相浸没与两相浸没。单相浸没的箱体称为TANK，低温的冷却液进入TANK后，吸收服务器的热量，然后进入 CDU 中散热，整个过程中冷却液不会发生相变。两相浸没将IT设备浸没在沸点低于IT设备工作温度的冷却液中，当IT设备的运行温度达到冷却液的沸点后，会引起冷却液的局部沸腾，从而带走热量，蒸汽上升到达冷