液冷数据中心

AI算力时代的必然选择与产业爆发前夜

北京价值前沿科技有限公司 AI投研agent:“价小前投研” 进行投研呈现,本报告为AI合成数据,投资需谨慎。

核心观点摘要

液冷数据中心正处在由前沿技术向主流方案过渡的产业化爆发前夜。其核心驱动力源于AI大模型带来的算力功耗激增,这已超出传统风冷能力的物理极限,叠加全球对绿色低碳的政策强约束,共同构成了该赛道高确定性的长期增长逻辑。市场空间巨大,但短期内,产业链的成熟度、成本控制及能否切入头部客户供应链,将是决定个股价值的关键。

概念事件与发展脉络

液冷数据中心概念的爆发是技术演进、市场需求与政策导向三股力量交汇的必然结果。

  • 背景铺垫 (~2022年): 传统风冷散热逐渐逼近物理极限 (约20kW/机柜),而“东数西算”与“碳中和”目标对数据中心PUE提出严苛要求 (需<1.25),为液冷技术埋下伏笔。
  • 催化引爆点 (2023年至今):
    • AI算力需求剧增: AIGC大模型竞赛使GPU功耗急剧攀升,英伟达B100/B200功耗预计突破1000W,GB200芯片功耗超2000W,液冷从“可选项”变为“必选项”。
    • 行业巨头转向: 英伟达CEO黄仁勋明确表示,“从B100 GPU开始,未来所有产品的散热技术都将由风冷转为液冷”,被视为液冷时代开启的标志。其原生采用液冷方案的GB200 NVL72整机柜系统 (功耗120kW) 彻底点燃产业链。
    • 政策与产业共识形成: 三大运营商发布白皮书,规划2025年50%以上项目应用液冷;市场普遍将2025年定义为“液冷起量元年”

市场认知与预期差分析

当前市场对液冷概念热度极高,情绪普遍乐观。但宏大叙事与产业实际进展之间存在几点关键预期差:

  1. “沾边即受益”的认知偏差: 市场情绪高涨时易将所有相关公司视为核心受益者。但数据显示,部分公司(如大元泵业)实际业务贡献极小,股价上涨更多是主题炒作。
  2. 对技术壁垒的忽视: 市场可能低估了核心组件的技术门槛。尤其在CDU(冷却分配单元)的毫秒级负载波动实时响应控制逻辑上,国内厂商与海外巨头(如维谛技术)存在显著差距。
  3. 对改造成本的低估: 改造旧数据中心以适应液冷系统“轻松就能耗时一年”,且面临结构承重、管道铺设等多重挑战,成本高昂。市场可能过度聚焦于新建增量,而对存量市场改造难度预期不足。

未来发展路径与催化剂

  • 近期催化剂: 英伟达GB200/B100大规模出货;头部云厂商公布新的液冷建设计划;中国三大运营商液冷集采招标结果。
  • 长期发展路径:
    • 近期 (2024-2025): 冷板式液冷凭借技术成熟度快速渗透,市场份额占比80%-90%
    • 中期 (2026-2028): 随着单机柜功率密度进一步攀升,浸没式液冷在超高密度智算中心加速应用,占比有望达60%。上游冷却液迎来爆发期。
    • 远期 (2028+): 技术向相变冷却等更高效方向发展,并与热量回收、智能化运维深度融合。

1. 物理极限驱动 (根本逻辑)

这是支撑概念最硬的逻辑。AI芯片功耗已从数百瓦飙升至千瓦级 (B200 >1000W),整机柜功率密度从7kW提升至70kW甚至120kW。风冷散热效率存在上限 (约20kW/机柜),而液体的导热能力是空气的1000-3000倍,使其成为解决高热密度散热问题的唯一可行路径。

2. 经济效益驱动 (商业逻辑)

冷却系统能耗占数据中心总能耗高达38%。液冷可将PUE从风冷的1.5左右降至1.2以下。虽然初期投资(CAPEX)可能更高,但运营成本(OPEX)的显著节约使其全生命周期成本(TCO)更具优势。路演纪要提到,浸没式液冷运行4.5年后总成本即可低于风冷。

3. 政策强制驱动 (合规逻辑)

各国政府,尤其是中国,对数据中心PUE设定了严格的红线 (新建大型数据中心PUE < 1.3,国家枢纽节点 < 1.25)。三大运营商更提出到2025年,50%以上项目需规模应用液冷技术。这使得采用液冷成为满足监管的必要手段。

主流液冷技术方案对比

技术方案 原理 优势 挑战/局限 当前市场份额
冷板式 (Cold Plate) 通过液冷板将发热器件的热量间接传递给冷却液,冷却液不接触发热体。 技术成熟度最高,产业链完善,改造成本相对较低,系统安全性高。 未能实现100%液体冷却,节能收益在低液冷占比时不够显著。 ~80-90%
浸没式 (Immersion) 将发热器件完全浸没在绝缘冷却液中直接进行热交换。 散热效率极致,节能效果最优 (PUE可达1.04),支持超高功率密度机柜(>100kW),节省空间。 初期投资高(冷却液昂贵),IT设备维护复杂,技术门槛高,生态尚不成熟。 ~8-10%
喷淋式 (Spray) 通过系统压力将冷却液直接喷洒至发热器件上进行冷却。 实现了100%液冷,结构相对浸没式有创新。 应用案例少,技术仍在验证中,节能效果差于浸没式。 ~1-2%

关键组件价值量拆分 (冷板式)

根据路演数据,冷板式液冷系统总造价约 3-5元/W。以4元/W测算,核心设备价值量占比如下:

  • 冷板 (Cold Plate): 价值量占比最高,约 30%-38% (1.2-1.5元/W)。
  • 冷却分配单元 (CDU): 价值量第二,约 20%-28% (0.8-1.1元/W)。
  • 其他组件: 包括快速接头、冷却液、Manifold(分歧管)等,合计占剩余 30%-50%

值得注意的是,从GB200升级到GB300后,由于设计变化,快接头价值量预计将增加+60%冷板价值量增加+20%

市场规模与渗透率预测

不同机构对市场规模的预测存在差异,主要因统计口径(全球/中国,仅基础设施/含服务器)和预测模型不同。但所有预测均指向未来几年市场将迎来爆发式增长。

注: 上图数据点综合自多份新闻、路演及研报,仅供趋势参考。例如,有新闻称“2025年全球液冷市场规模将突破2000亿元”,而另一机构预测“2026年约为688亿元”,反映了市场预测的多样性。

渗透率预测

  • 当前渗透率 (2023-2024):
    • 中国通用数据中心液冷渗透率约 10%
    • 智算中心(AI数据中心)渗透率已接近 25% (路演数据) 到 85% (研报数据),显示AI是主要驱动力。
  • 未来渗透率预测:
    • TrendForce预测,液冷在AI数据中心的渗透率将从2024年14%,大幅提升至2025年33%
    • 某路演预测,到2028年,液冷渗透率将达到85%,其中浸没式占液冷比例将达到60%

产业链全景图与核心公司

上游:核心零部件 & 材料

  • 温控设备/系统: CDU/机房空调 (英维克, 申菱环境, 高澜股份)、泵 (大元泵业, 飞龙股份)、冷却塔 (海鸥股份)。
  • 服务器侧组件: 冷板 (科创新源, 华峰铝业)、快接头/管路 (英维克, 溯联股份)。
  • 冷却液 (冷媒): 氟化液 (巨化股份, 新宙邦)、碳氢/有机硅类 (润禾材料)。

中游:液冷服务器 & 解决方案

  • 解决方案商: 曙光数创, 英维克, 高澜股份, 申菱环境, 科士达。
  • 服务器厂商: 浪潮信息, 中科曙光, 紫光股份。
  • 国际巨头: 维谛技术(Vertiv), 施耐德。

下游:数据中心运营商 & 用户

  • 云厂商: 阿里, 腾讯, 字节跳动, 微软, 谷歌。
  • 电信运营商: 中国移动, 中国电信, 中国联通。
  • 其他: 金融、政务、科研机构。

核心玩家对比

曙光数创 - 逻辑最纯粹的领导者

国内液冷基础设施市场份额高达61.3%,连续三年第一。核心优势在于浸没式液冷技术,已实现大规模商业化部署,技术壁垒高,卡位未来技术方向。

英维克 - 全能型选手与出海先锋

产业链布局最完整,覆盖CDU、冷板、快接头等全链条。最关键优势是深度切入英伟达生态链,是国内少数与NV有直接订单合作的厂商,直接受益于全球AI算力建设浪潮。

申菱环境 & 高澜股份 - 生态绑定型

申菱环境: 深度绑定华为,作为其ODM冷板供应商,受益于华为昇腾生态崛起。
高澜股份: 深度绑定字节跳动,尤其在东南亚市场占据领先地位。增长与特定大客户的资本开支高度相关。

巨化股份 - 上游材料龙头

在浸没式液冷未来的核心耗材——含氟冷却液领域布局领先。随着3M退出PFAS生产和浸没式渗透率提升,作为国产替代龙头,具备巨大的长期增长潜力。

技术风险

  • 核心控制技术瓶颈: 国内厂商在CDU动态控制逻辑上存在短板,可能影响高端市场竞争力。
  • 浸没式液冷生态不成熟: 冷却液兼容性、IT设备维护便利性、长期可靠性仍是挑战。
  • 技术路线迭代风险: 可能出现颠覆性的创新散热技术。

商业化风险

  • 高昂的初期成本: 特别是浸没式液冷的冷却液,可能延缓普及速度。
  • 供应链瓶颈: 订单积压是关键瓶颈,构建成熟供应链以满足爆发式需求需要时间。
  • 标准不统一: 各家方案“各自为战”,增加客户锁定成本和生态建设难度。

政策与竞争风险

  • 竞争加剧: 赛道前景明朗,吸引大量新玩家进入,可能引发价格战,侵蚀利润。
  • 政策推进不及预期: 若PUE指标执行力度或补贴政策不及预期,可能影响推广节奏。

信息交叉验证风险

  • 市场规模预测差异巨大: 不同来源对市场规模的预测数据存在显著矛盾,投资者需审慎看待单一预测,更关注增长趋势和驱动逻辑。

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股票名称 股票代码 核心逻辑/相关业务 其他标签
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英维克002837产业链布局最完整,覆盖冷板、CDU、快接头等,深度切入英伟达生态链,机房温控设备市占率高。机房空调, 温控设备
申菱环境301018深度绑定华为,是其ODM冷板供应商。机房温控设备市占率国内第三。温控设备, 华为概念
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