AI时代的热管理革命：从液冷系统看冷却液的发展趋势

产业研究中心 AI时 代的热管理革命：从液冷系统看冷却液的发展趋势 摘要： 肖洁(分析师)021-38674660xiaojie3@gtht.com登记编号S0880513080002 冷板式与浸没式两大技术路线的竞争与互补正主导着液冷行业发展的方向，目前冷板式以80%的市场占比坐稳商业化落地的主流位置，浸没式则凭借极致的散热潜力被公认为未来高密算力场景的核心方向。液冷技术的迭代仍在日新月异中，现有体系的革新版本如双相相变冷板与微通道盖板则成为Rubin及Rubin Ultra等高端ASIC/GPU平台的关键选项。这一演进趋势将直接带动冷却液品类从水基向含氟工质等高附加值方向延伸。 鲍雁辛(分析师)0755-23976830baoyanxin@gtht.com登记编号S0880513070005 冷却液的选择直接影响整个液冷系统的安全性、寿命与运维成本，是液冷产业链中价值密度最高的环节之一。不同类型的液冷系统在结构设计、工作原理和应用场景上存在显著差异，因而对冷却液的物理化学性能提出了差异化要求。冷板式液冷系统以水基溶液为主导；油基冷却液泛指以有机碳氢化合物为基础成分的冷却介质，广泛应用于单相浸没式液冷系统；氟化液是最理想的数据中心冷却液介质，但由于成本的考量目前更适配两相冷板、浸没式与微通道导入等对散热要求较高的高功率应用场景。 通航动力产业深度：国产替代，道阻且长——低空经济系列（九）2026.01.19【深度】2026年A股并购市场投资展望2026.01.08加速与应用——2025年全球人工智能技术、政策、产业与投融资趋势全景洞察报告2026.01.08“矛与盾”的对抗统一，反无人机行业快速发展2026.01.072026自动驾驶元年八大展望2025.12.28 从竞争格局上看，水基冷却液市场高度开放、参与者众多、无明显垄断；以合成碳氢油为主的油基冷却液市场高度专业化、技术壁垒高、外资品牌主导、产业链分工明确，目前一批以中石化长城润滑油为代表的国内本土企业正在快速跟进，聚焦成本优化与国产替代；硅油市场应用始终有限，尚未形成规模化产业生态，整体呈现“小众专用、参与者少、外资主导、国产缺位”的特点；氟化液行业正经历一场深刻的变革，以3M为代表的传统国际巨头因环保等因素战略性退出，而一批具备技术积累和产业链优势的中国企业正加速崛起，力图把握这一“国产替代”的历史性窗口期。 数据中心冷却液的发展正沿着“更高效率、更低能耗、更优环保、更智能系统”的四维路径演进，体现为技术路线场景化、材料体系多元化、产业生态服务化、全程运营绿色化，其未来将不仅是单一功能介质，而是深度融合材料科学、热力学与智能控制技术的综合热管理解决方案。 风险提示：技术迭代与路线竞争风险，市场需求波动与技术渗透不及预期，供应链与成本风险，环保政策与法规风险 目录 1.液冷技术兴起的背景：算力跃迁下的热管理危机........................................41.1.算力需求爆发式增长，芯片功耗持续攀升............................................41.2.能效压力加剧，绿色低碳成刚性要求....................................................51.3.空间利用效率提升，边缘计算催生新需求............................................62.液冷系统的分类及技术特点.........................................................................72.1.冷板式液冷（Cold Plate Liquid Cooling）..............................................72.1.1.系统组成与工作原理.......................................................................72.1.2.冷板式液冷的优势...........................................................................82.1.3.冷板式液冷的劣势...........................................................................92.1.4.冷板式液冷系统的革新：两相式冷板及微通道冷板.......................92.2.浸没式液冷（Immersion Cooling）......................................................102.2.1.系统组成与工作原理.....................................................................102.2.2.浸没式液冷的优势.........................................................................112.2.3.浸没式液冷的劣势.........................................................................112.3.喷淋式液冷（Spray Cooling）.............................................................122.3.1.系统组成与工作原理.....................................................................122.3.2.喷淋式液冷的优势.........................................................................122.3.3.喷淋式液冷的劣势.........................................................................133.冷却液的性能需适配相应的液冷系统........................................................133.1.水基冷却液：适配冷板式液冷系统.....................................................133.1.1.冷板式液冷系统对冷却液的性能要求...........................................133.1.2.冷板式液冷系统以水基冷却液为主导...........................................143.2.油基冷却液：适配单相浸没式冷却系统..............................................143.2.1.单相浸没式液冷对冷却液的核心性能要求....................................143.2.2.油基冷却液的种类和特点..............................................................143.3.氟化液：最理想的数据中心冷却液介质..............................................153.3.1.双相式式液冷系统对冷却液的性能要求........................................163.3.2.氟化液的种类和特点.....................................................................163.3.2.1.氢氟醚（HFE）.......................................................................173.3.2.2.全氟聚醚(PFPE)......................................................................173.3.2.3.全氟烯烃（PFOA）及氢氟烯烃（HFO）...............................173.3.2.4.全氟胺(PFAmine).....................................................................18 3.3.2.5.氢氟烃(HFC)...........................................................................183.3.3.氟化液的竞争格局：国际巨头退场与国产替代浪潮.....................184.未来冷却液的发展趋势：面向高密度算力与可持续发展的演进之路........194.1.技术路线趋势：从并行发展到场景分层，浸没式引领终极散热.........194.2.冷却液材料趋势：性能、成本与环保的“不可能三角”寻求突破......204.3.系统生态趋势：从单一产品到全栈服务，智能化与绿色化贯穿始终..205.风险提示....................................................................................................225.1.技术迭代与路线竞争风险....................................................................225.2.市场需求波动与技术渗透不及预期.....................................................225.3.供应链与成本风险...............................................................................225.4.环保政策与法规风险...........................................................................22 1.液冷技术兴起的背景：算力跃迁下的热管理危机 1.1.算力需求爆发式增长，芯片功耗持续攀升 过去十年间，信息技术经历了翻天覆地的变化。云计算、大数据、人工智能、区块链、元宇宙等新兴应用层出不穷，推动全球数据量呈爆炸式增长。据IDC2024年预测，到2028年全球数据量将增长至393.8ZB，相比于2018年增长9.8倍。从2024到2028五年间生成的数据量将至少是过去10年生成的数据总量的2.2倍，约为过去5年生成的数据总量的2.9倍。支撑这一海量数据处理能力的是日益庞大的数据中心基础设施。根据Synergy Research Group的数据，超大规模运营商运营的大型数据中心数量在2024年底增至1136个，过去五年实现翻倍。 2024年全球数据中心市场在生成式AI爆发、云计算加速渗透以及数字化战略落地的多重驱动下，迎来新一轮跃升，市场规模首次突破千亿美元大关达1086.2亿美元，同比增长14.9%。 然而，随着摩尔定律逐渐放缓，芯片制造商转而通过提升晶体管密度、增加核心数量和提高频率来增强算力，导致芯片功耗显著上升。以GPU为例，英伟达2025年即将发布的GB300热设计功耗TDP（ThermalDesign Power）为1.2kW，较前代GB