液冷行业：AI芯片功耗跃升，混合式液冷方案驱动氟化液需求增长

1中 泰 证 券 研 究 所 专 业 ｜ 领 先 ｜ 深 度 ｜ 诚 信｜证券研究报告｜2 0 2 5 . 0 9 . 0 5液冷行业：AI芯片功耗跃升，混合式液冷方案驱动氟化液需求增长分析师：孙颖 博士 建材&化工行业首席分析师执业证书编号：S0740519070002Email：sunying@zts.com.cn分析师：农誉 执业证书编号：S0740524120001Email：nongyu@zts.com.cn研究助理：徐思博Email：xusb@zts.com.cn2核心要点核心要点◼ 冷板与浸没混合式液冷方案有望成为现阶段主流选择。1）随着AI芯片功耗显著提升（如英伟达Rubin系列将推动单机柜功耗突破600kW），传统冷板液冷已难以满足散热需求。2）尽管浸没式液冷具备足够的散热能力，但其依赖大量冷却液，导致总体成本偏高，加之改造成本较高，规模应用、可靠性面临难题。3）相较纯浸没式方案，混合式液冷省去了高能耗的泵组、散热器、热交换器和冷凝器等复杂部件，不仅降低了系统功耗、减轻密封要求、节省空间，还进一步提高了可靠性。◼ 冷却介质的选型是液冷系统设计的核心，直接影响冷却效率、可靠性、成本与维护复杂度。选型需在确保安全兼容与介电性能的前提下，优先考虑热特性优异且总拥有成本较低的介质，以适应不同冷却场景的实际需求。该决策并非由单一主体决定，而是芯片厂商、服务器制造商、终端用户、液冷方案提供商及介质生产商等多方共同参与、博弈与协作的结果。在当前单柜功耗迅速提升的背景下，混合式液冷展现出显著的性价比优势：尽管其整柜液冷模块成本高于单相冷板方案，但分摊至每千瓦功耗后的成本仍具备较强竞争力。◼ 双相冷板介质选择方案存在分歧；全氟聚醚有望成为混合式液冷方案的最优介质。1）双相冷板冷却依赖介质在微通道内发生相变（液→气），通过潜热高效吸收芯片热量，蒸汽冷凝后回流循环，因此需严格控制介质沸点。R134a散热性能突出、成本最低，但其全球变暖潜能值高（GWP=1430）；氢氟醚优势在于沸点可调、温控适配性高，国产化推进后有望提升性价比。2）混合液冷系统中，GPU等核心热源由冷板覆盖，连同其余部件浸没于绝缘液中。该类场景下，介质兼容性至关重要。全氟聚醚展现出独特优势：化学惰性出色，与金属、塑料及弹性体等均不发生反应，能够与数据中心各类精密电子设备良好兼容，避免对敏感部件的腐蚀或损坏，长期稳定性优异。其低表面张力特性可轻松浸润设备微小微隙，确保充分接触和高效传热，并在清洗后快速蒸发无残留。◼ 投资建议：凭借其完备的氟精细化工体系，实现了对全氟聚醚、氢氟醚等中高端液冷介质的全方案覆盖，技术卡位优势显著的新宙邦、巨化股份；致力于打造覆盖“材料 - 部件 - 系统”的全产业链布局，并通过深度的战略合作来构建壁垒的东阳光；建议关注永和股份、华谊集团、润禾材料。◼ 风险提示：技术路线博弈风险；原材料价格波动风险；冷却液安全与环保风险；新技术迭代风险；市场空间测算偏差风险；研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。3CONTENTS目录CCONTENTS专 业 ｜ 领 先 ｜ 深 度 ｜ 诚 信中 泰 证 券 研 究 所1行业背景：AI芯片功耗激增驱动液冷升级，冷板+浸没混合方案有望成为主流4图表：英伟达芯片升级路径资料来源：热传智能制造、瑞技科技、云帆热管理、量子位、电极限APP、腾讯科技、topcpu、数据中心说观点、数据中心基础设施运营管理、HVAC空调解决方案、海兰云UDC、数据中心之家、九川数科、中国联通国际、《NVIDIA H100 Tensor Core GPU架构白皮书》、中泰证券研究所1.1.1 液冷技术成术成为数据中心散中心散热主流解决方解决方案◼ 行业背景1：算力爆发催生热管理革新-液冷成高功耗AI芯片唯一出路。✓ 当前AI芯片功耗大幅跃升：英伟达GB200/GB300单芯片功耗突破1000W，已经超出传统风冷技术的极限散热能力。✓ NVIDIA预计2026年推出Rubin系列产品，机柜功耗预计将突破600kW。超高功率密度下，风冷系统散热效率骤降，能耗成本激增。液冷技术凭借超高热导率成为关键解决方案。◼ 行业背景2：全球数据中心能效要求趋严。✓ “东数西算”工程八大枢纽节点要求东部地区PUE（电能利用效率）目标不超过1.25，西部地区不超过1.2；智算中心内液冷机柜数量占比超过50%。欧盟亦在推行PUE强制披露与严控政策（如德国要求2026年及以后投入运营的数据中心PUE须不超过1.2）。✓ 液冷技术可将PUE降至近1.1，远优于传统风冷（1.4-1.5），是满足政策需求的核心技术路径。◼ 行业背景3：服务器技术演进与架构适配性。✓ 服务器架构向超高集成度演进，NVLink等高速互连技术显著提升了GPU集群连接密度，大幅挤占传统风冷所需的空间。液冷方案凭借其紧凑性优势，可在高密度布局下实现高效散热，适配新一代AI服务器架构。5资料来源：浪潮信息、《绿色高能效数据中心散热冷却技术研究现状及发展趋势》、数据中心咨询设计、热管理网、ARCADIS、数据中心基础设施运营管理、intel、《相变浸没式液冷系统研究》、CDCC、MIR睿工业、中科曙光、华经产业研究院、中泰证券研究所1.2.2 单相冷板能板能力迫近极限，极限，双相方案成演案成演进方向；浸没浸没式规模化渗透化渗透尚待时日图表：冷却类型图◼ 冷板式液冷：在液冷服务器市场占主导地位，根据IDC，2024H1国内市场份额超95%。✓ 冷板冷却是将金属冷板与IT设备芯片贴合，管道内部走冷却液直接带走芯片热量，其他部件（20%-30%）仍靠风冷。优势在于改动较小，可兼容现有服务器设计，特别适用于存量数据中心升级。✓ 目前正经历单相冷板式向两相冷板式的技术演进：两相冷却具备散热效率高、高效温度均匀性等，特别适用于高功率密度的设备散热需求。但系统复杂性和成本显著增加，同时对系统的设计和调试要求也很高。6图表：不同冷却技术方案对比资料来源：浪潮信息、《绿色高能效数据中心散热冷却技术研究现状及发展趋势》、数据中心咨询设计、热管理网、ARCADIS、数据中心基础设施运营管理、intel、《相变浸没式液冷系统研究》、CDCC、MIR睿工业、中科曙光、华经产业研究院、中泰证券研究所1.2.2 单相冷板能板能力迫近极限，极限，双相方案成演案成演进方向；浸没浸没式规模化渗透化渗透尚待时日图表：液冷技术路线◼ 浸没式液冷：受限于高改造成本、器件表面性能潜在损伤和环保监管风险，目前渗透率低。✓ 单相浸没将设备完全浸入冷却液中，设备发出的热量直接传递给冷却液；双相浸没则利用低沸点冷却介质相变（沸腾/冷凝）实现更高散热效率。相较冷板式液冷，浸没式液冷散热能力强，机柜功率密度更高；由于浸没式液冷捕捉100%热量，不存在风冷组成，数据中心PUE值更低（可低至1.05）。✓ 浸没式液冷技术需使用大量冷却液，导致总体成本较高。同时，部分冷却液可能挥发出含全氟烷基物质（PFAS）的蒸汽，对环境存在潜在污染风险。此外，该系统要求所有设备材料与冷却液兼容，而部分组件（如光纤连接器）在浸没条件下可能无法正常工作，因此需对现有设备进行改造或选用专用硬件，从而进一步增加了采购与维