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广发机械 | AI珠峰系列十：液冷设备：从风到液的迁徙，从0到1的散热革命

核心内容

液冷技术作为新一代制冷解决方案，正逐步取代传统风冷，尤其在AI算力需求激增的背景下，成为高密度数据中心散热的刚需。随着英伟达Rubin全液冷架构的落地，液冷行业进入高景气发展阶段，其应用范围从数据中心扩展至网络传输环节，如液冷交换机和光模块。

主要观点

• 液冷技术优势显著：相比风冷，液冷具备更高的换热效率、更低的运营成本、更好的噪声控制和更优的能效表现。尤其适用于高功率密度场景，可使芯片结温降低15℃至25℃，满足AI服务器的散热需求。
• 技术路线多样化：液冷系统分为冷板式、浸没式和喷淋式等类型，其中冷板式目前占据主流，而浸没式和喷淋式因100%液体冷却和更优节能效果受到关注。未来技术将向微通道流动沸腾、两相液冷等更高效的方向演进。
• 行业格局集中化：液冷市场规模持续扩大，应用场景不断拓展，市场逐渐向头部企业集中。国内液冷技术虽起步较晚，但已积累丰富试点经验，且在智算中心扩容和国产自研ASIC芯片发展推动下，市场需求快速增长。
• 政策推动需求增长：数据中心PUE（电源使用效率）是衡量能效的重要指标，政策对节能减排的要求促使液冷成为AI数据中心降低PUE的核心路径。制冷系统能耗占比高达24%以上，降低其能耗可显著提升整体能效。

关键信息

液冷系统架构

• 室外侧：包括冷却塔、一次侧管网、一次侧冷却液。
• 室内侧：包括CDU（冷却液分配单元）、液冷机柜、ICT设备、二次侧管网及二次侧冷却液。
• CDU：作为液冷系统的“心脏”，负责冷却液的分配和循环，是系统稳定运行的关键。
• 冷却液类型：包括水、乙二醇水溶液、矿物油、氟化液等，其中氟化液因其绝缘性和不燃性成为浸没式液冷的首选。

液冷技术路线对比

液冷技术演进方向

• 两相液冷：利用冷却介质的相变过程（液态→气态）吸收大量潜热，具有更高的热流密度处理能力，是未来发展的重点方向。
• 微通道流动沸腾：通过在散热器内制造微细通道，实现超高热流密度散热，适用于高密度芯片散热。

液冷的必要性

• 算力增长与散热矛盾：随着登纳德缩放定律的终结，芯片功率密度持续攀升，传统风冷已无法满足散热需求，导致热失控风险增加。
• PUE优化需求：液冷技术能显著降低数据中心PUE，提升能效。例如，液冷数据中心PUE可降至1.2以下，较传统风冷方案节省大量电费。

市场与投资建议

• 市场需求增长：液冷行业因AI算力发展而持续扩容，全球需求主要由北美英伟达CSP（云服务提供商）扩建和国内智算中心扩容驱动。
• 投资方向：建议关注整线方案/服务器整机供应商和关键设备核心供应商，如CDU、冷却液、管路与连接系统等。

总结

液冷技术正成为数据中心散热的主流方案，尤其在高功率密度AI算力场景下具有不可替代性。随着技术演进和政策推动，液冷行业将进入快速发展期，其节能、降噪、高散热效率等优势使其成为未来数据中心建设的重要选择。国内企业在液冷技术发展上已取得一定进展，且具备良好的试点经验，未来有望在该领域实现突破。