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 核心要点 ➢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 1.液冷优势明显，冷板式占据主流 2.AI驱动液冷需求放量、英伟达全面转向液冷 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 风冷VS液冷 ➢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。 液冷具备低能耗、高散热、低TCO等优势 ➢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。 液冷可分为冷板式、浸没式、喷淋式 ➢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。 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。 浸没式液冷 ➢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，蒸汽上升到达冷凝器盘管会变成液体并落下。 喷淋式液冷 ➢喷淋式液冷属于直接接触式液冷，是面向芯片级器件精准喷淋，通过重力或系统压力直接将冷却液喷洒至发热器件或与之连接的导热元件上的液冷形式。冷却液通过布液装置直接喷淋在IT设备中的发热器件或与之相连的导热材料上完成冷却，吸收后的冷却液通过回液箱进行收集，并通过泵输送至CDU进行下一个制冷循环。 液冷综合对比：冷板式占据主流 ➢目前主流为冷板式液冷及单相浸没式液冷。综合考虑在可维护性、空间利用率、建设成本、PUE及产业链成熟情况，目前市场上冷板式及单相浸没式为主流方案，其中冷板式为液冷首选，市场份额约80-90%。 PART2 AI驱动液冷需求放量、英伟达全面转向液冷 算力增长带来芯片TDP增加 ➢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%。2023年全球计算设备算力总规模达到1397EFlops，增速达54%，其中基础算力规模为497EFlops，智能算力规模为875EFlops，超算算力规模为25EFlops。随着垂直行业模型和端侧大模型的应用和推广，预计未来五年全球算力规模仍将以超过50%的速度增长，至2030年全球算力将超过16ZFlops，其中智能算力占比将超过90%。 ➢国内智能算力规模保持高速增长。2024年中国智能算力规模达725.3EFLOPS，2025年将达到1037.3 EFLOPS，预计到2028年将达到2781.9EFLOPS(基于FP16计算)。2023-2028年期间，中国智能算力规模年复合增长率达46.2%。2024年中国通用算力规模达71.5 EFLOP5，2025年将达到85.8 EFLOPS，预计到2028年通用算力规模将达到140.1EFLOPS(基于FP64计算)。2023-2028年期间，中国通用算力规模年复合增长率为18.8%。 算力增长带来芯片TDP增加 ➢算力飞速增长带来TDP迅速增加，传统风冷逐渐无法满足需求，逐步转向液冷。随芯片性能的持续提升，其TDP也在不断上涨，以英伟达为例，其GPU的TDP从V100 SXM2 32GB的300W提升至H100 SXM 80GB的700W，而当TDP逐步超过350W，传统风冷散热效果已无法满足需求。因此芯片TDP的增长促使散热方式从风冷向液冷加速转变。 PUE监管趋严推动液冷发展 ➢数据中心PUE相关政策相继出台，监管逐步趋严。政策明确要求到2023年底新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下；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；“东数西算”工程的10个数据中心集群与北京、上海、深圳等地也出台相关政策收紧要求。 ➢液冷时代的到来势在必行。目前，国内传统风冷数据中心PUE约为1.5，温控系统能耗占总能耗约40%，在国家严格的PUE考核标准下，风冷系统已无法满足国家政策需求，数据中心急需降低温控系统能耗以满足国家政策。从PUE指标来看，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。 PUE监管趋严推动液冷发展 ➢PUE的计算方法为数据中心的总耗电量比上IT设备的耗电量，数值越接近1，表明数据中心的能效越高。PUE =数据中心总能耗/ IT设备能耗。根据赛迪顾问统计数据显示，2019年中国数据中心主要设备能耗占比中（传统风冷），制冷耗电占比（约为43%）位居第二，仅次于IT设备自身能耗占比（约为45%）。采用液冷可以大幅降低数据中心能耗，提高PUE。液冷方式省去大部分风扇及空调系统能耗，相比传统风冷机房节能20%-30%以上，冷板式液冷PUE低至1.2以下、浸没式液冷PUE低至1.1以下。 国内运营商加大液冷建设，互联网大厂加大资本开支推进AI建设 ➢电信运营商提出液冷三年愿景，2025年50%项目采用液冷方案，同时国内大厂逐步加大资本开支。《电信运营商液冷技术白皮书》指出了电信运营商在液冷方面的三年愿景，2023年，开展技术验证，充分验证液冷技术性能，储备规划、建设与维护等技术能力；2024年，开展规模测试，新建项目10%试点液冷技术；2025年，保证50%以上项目规模应用，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。同时国内大厂阿里字节腾讯等纷纷加大资本开支推进Ai相关建设，年度资本开支均有望超千亿人民币，将充分拉动液冷需求提升。 NVIDIA GB300转向全面液冷 ➢英伟达在2025 GTC AI大会上发布了新一代数据中心GPU GB300，相比上一代GB200的120kW，热设计功耗提高到140kW，已经超过一般服务器与气冷散热极限，只有液冷方案才能有效解决散热问题。 ➢GB300从原来GB200的大面积冷板覆盖设计，转为每个GPU芯片配备独立的“一进一出”液冷板，增加了冷却硬件用量。以NVL72系统为例，单个计算托盘（compute tray）的快接头数量从GB200的6对激增至14对，系统总量从126对翻倍至252对。 全球液冷市场2032年预计超190亿美元 ➢预计2032年全球液冷市场规模超190亿美元。根据Skyquest数据显示，2023/2024年全球液冷市场规模为29/36亿美元，预计2025以及2032年市场规模将分别达到45/194亿美元，2025年-2032年CAGR达23%。 PART3产业链及标的推荐 液冷产业链图谱 ➢液冷产业链包括上游的产品零部件供应商、中游的液冷服务器供应商及下游的算力使用者。上游主要为产品零部件及液冷设备，包括接头、CDU、电磁阀、TANK、冷却液等组件或产品供应；中游主要为液冷服务器、芯片厂商以及液冷集成设施、模块与机柜等；下游主要有电信运营商，互联网企业以及信息化行业应用客户，主要在电信信息、互联网、政府、金融、交通和能源等信息化应用。 方盛股份：板翅式换热器领先企业，积极拓展数据中心液冷市场 ➢换热器领先企业，积极拓展液冷领域业务。公司主营业务主要为板翅式换热器以及换热系统，下游应用领域包括风电、锂电、工程机械、农机、储能、氢能以及数据中心等，其中数据中心业务供应产品包括水冷散热器、液冷板、干冷器、不锈钢管路等，主要用于数据中心领域，公司客户包括维谛技术、科华、英维克等，2024年该业务收入约800万元，2025年预期实现成倍增长。 ➢风险提示：竞争加剧、需求不及预期 利