AI数据中心迈入液冷时代 国产供应链加速渗透
随着AI芯片功耗步入“千瓦级”时代,数据中心正经历一场围绕散热方式的深刻变革。液冷技术,正从以往的“可选项”迅速转变为“必选项”。
根据瑞银与东吴证券近期发布的行业深度分析,市场对这一转变的规模和速度仍存在低估。这并非简单的硬件升级,而是由AI芯片持续激烈的性能竞争所驱动的“即时且战略性的必要举措”。
这一结构性变革不仅将催生一个规模高达311.91亿美元(约合2205.23亿元人民币)的超级市场周期,也正在重塑全球液冷产业链格局,尤其为本土制造商提供了进入核心供应链体系的契机。
“热墙”逼近:风冷接近极限,液冷进入爆发前夜
AI算力的迅猛发展,正将芯片推向热管理的“热墙”。据分析,AI加速器的热设计功耗(TDP)正在以惊人的速度上升。
以英伟达为例,其产品路线图清晰地显示:从H100的700W到Blackwell B200的1200W,再到预计2025年发布的VR200的1800W至2300W,2027年的VR300或将突破3600W,而未来Feynman平台甚至有望达到5000W至7000W。
芯片功耗的飙升直接导致机柜功率密度迅速攀升。目前,GB200 NVL72机柜的功率已达到120-140kW,而未来VR300 NVL576机柜的功率或将超过600kW,甚至接近1MW。
传统风冷技术,依赖风扇和散热器组成的计算机房空调(CRAC/CRAH)系统,长期以来是数据中心的标准配置。但当机柜功率密度超过30-40kW时,风冷因空气导热效率受限而逐渐失去优势。
瑞银指出,风冷在高功率密度场景下,其效率和经济性难以维持。与此同时,各国对数据中心PUE(电能使用效率)的监管日趋严格,中国的目标是到2025年将PUE降至1.3以下。液冷以其出色的节能表现(PUE可低于1.2)和较低的全生命周期成本(TCO),成为政策与经济双重驱动下的理想选择。
液冷技术的核心在于利用液体的高比热容和导热能力来实现高效散热。东吴证券数据显示,液冷的散热能力是风冷的4到9倍。
目前,冷板式液冷(Direct Liquid Cooling, DLC)是技术最成熟、应用最广泛的解决方案。冷板内部设有微通道,紧贴CPU、GPU等发热芯片,通过间接接触带走热量。该方案兼容性强,改造成本较低,适合在现有数据中心中推广。
技术路线分化:冷板主导当下,MCL布局未来
随着功耗差异的扩大,液冷市场正逐渐形成两大技术路线。根据瑞银的分析,3500W TDP将成为液冷系统分水岭。
对于功耗低于3500W的场景,冷板技术仍然是主流方案。尽管英伟达的标准化策略可能导致GPU/CPU冷板价格下降约50%,但这一趋势将被机柜中其他组件(如NIC和DPU)的液冷需求所抵消。
以VR200全液冷机柜为例,冷板整体价值量相较GB300仅下降约1%。瑞银预测,到2030年,冷板(不含MCL)市场规模将达到89亿美元。
而对于3500W以上功耗的高端芯片,微通道盖板(Micro-Channel Lid, MCL)技术将成为主流。该方案将冷却通道直接集成在芯片保护盖中,消除了TIM2热阻层,实现了芯片级的封装内冷却。
瑞银预测,MCL最早可能在2026年第四季度随超频版VR200少量部署,并在VR300上成为主流。东吴证券也指出,MCL相比相变冷板更具前瞻性,能更好地匹配Rubin Ultra(4000W以上)的高功耗需求。瑞银预计,MCL市场规模将在2027年达到12.5亿美元,并于2030年增至27亿美元。
2200亿元的超级周期:市场规模与价值量并行上升
瑞银预测,全球数据中心直接液冷(DLC)市场将从2024年的11.38亿美元,以51%的复合年增长率(CAGR)跃升至2030年的311.91亿美元(约2205.23亿元人民币)。
推动这一增长的核心因素在于单机柜的液冷价值量持续攀升。瑞银测算显示,GB200 NVL72机柜的液冷价值约7.4万美元,预计到2030年将增至近40万美元。
东吴证券的测算也显示,从GB200升级至GB300,机柜液冷模块的价值量增幅超过20%。瑞银进一步拆分市场结构,预计到2030年,AI服务器液冷市场将达到237亿美元,非AI服务器液冷市场也将增长至74亿美元。由此可见,液冷技术正从AI领域向整个数据中心行业拓展。
英伟达“放权”:国产供应链迎来关键窗口期
除了技术与市场趋势,供应链格局的变化也备受关注。东吴证券指出,英伟达的供应链策略正在从“封闭交付”转向“开放生态”。
在A50/H100时代,英伟达为保障交付效率,对CDU(冷却液分配单元)等核心组件采取“指定独供”模式。例如,维谛(Vertiv)是GB200的唯一认证CDU供应商。然而,随着GB300及Rubin平台的推出,英伟达开始“放权”,仅提供参考设计和接口规范,允许ODM厂商在外部环节自主选择供应商。
这一转变打破了原有封闭的供应体系,为更多具备技术和成本优势的厂商提供了进入英伟达生态的可能。东吴证券认为,国内液冷产业链企业有望通过两种方式切入:
- 二级供应间接进入:为广达、富士康等ODM厂商供货,间接接入英伟达供应链。
- 一级供应直接进入:凭借不断提升的技术成熟度和性价比优势,直接成为英伟达的一级供应商。
据东吴证券测算,仅2026年,ASIC芯片所需的液冷系统市场规模就将达到353亿元人民币,而英伟达平台所需的液冷系统规模更高达697亿元人民币。随着供应链进一步开放,这个庞大的市场正逐步向更多企业敞开。
当前,台系ODM厂商在AI服务器组装中占据主导地位,据摩根士丹利统计,富士康在GB200出货中占比约为60%,其在供应链中的影响力显著增强。
而国内在管路、精密结构件、温控模块等领域已有布局的企业,正迎来历史性的发展机遇,有望在即将到来的千亿级液冷浪潮中占据一席之地。