AI算力链景气度最高方向！液冷系统深度拆解（附A股核心企业）
近期，全球头部云厂商陆续发布财报，谷歌Q2净利润同比增长19%，微软Q2净利润同比增长24%，MetaQ2净利润同比增长36%，AI驱动增势明显。#液冷概念大幅飙涨，新的AI炒作方向？#
AI商业飞轮提速，海外算力链持续景气。随着芯片功耗及整柜模式占比持续提升，散热技术方案向液冷升级迭代，全球液冷产业链有望加速放量。
01、液冷
液冷是利用高比热容流动液体吸收并迁移计算机内部元件产生热量到外部的冷却方法。相较于空气，液体的高比热容能更高效地传递热量，从而降低能量消耗。
根据冷却液是否与电子器件直接接触，液冷技术分为直接式液冷和间接式液冷。间接式液冷以冷板式为代表，冷却液流经CPU/GPU顶部的冷板，IT设备与冷板交换热量，电子元器件不与冷却液直接接触；直接式液冷以浸没式为代表，服务器完全或部分浸入绝缘冷却液中。根据冷却液在散热时是否有形态上的变化，液冷技术又可以分为单相和两相（相变），其中单相指冷却液始终以液体的形式循环，两相（相变）是指冷却液在吸热时发生气液相变，从而获得更大的进出温差，在散热方面优于单相。
（资料来源：中兴通讯《液冷技术白皮书》）
02、系统构成
通用的液冷系统架构由三个主要的要素构成，分别是一次侧（室外）的冷源、二次侧（室内）的热捕获形式和冷量分配单元CDU。液冷系统运行原理则是冷却液直接接触电子元器件或者借助冷板捕获芯片热量后，输入至CDU与一次侧交换热量，最后通过冷却塔等设施输出至外界环境，完成散热。
（资料来源：中兴通讯《液冷技术白皮书》）
02-1 冷量分配单元CDU
冷量分配单元CDU是液冷系统的“心脏”，承担着一次侧（室外）与二次侧（室内）回路之间的热量交换与工质管理功能，由换热器、二次侧水泵、管路组件、传感器、配电控制箱等主要部件与过滤器、稳压装置、自动补液装置等辅助功能模块组成，其工作原理是通过内部的换热器将二次侧吸收的高温冷却液与一次侧的冷冻水等介质进行热交换。
（资料来源：TechTarget中国官网，国金证券研究所）
作为二次侧冷却的核心环节，CDU机组的主要性能取决于循环泵和热交换器的性能。
CDU中的水泵起液体流量输出的作用，在一定的流速范围内，单位时间流经散热区域的液体量越多，可携带的热量越大，散热效果越好。
热交换器决定了CDU的冷却能力，根据一、二次侧的冷却介质分为液液热交换器和风液热交换器。液液热交换器用于全液冷系统，一次侧、二次侧冷却液在间壁式换热器内部被壁面分开的独立空间中流动，通过流体对壁面的对流和导热进行换热，根据结构可分为管式、板式等形式。
根据在数据中心的设计位置，CDU还可分为集中式CDU和分布式CDU。集中式CDU位于机柜外，可同时服务多台服务器机柜，为提高系统的可靠性，二次侧CDU一般按不低于N+1的规模进行配置；分布式CDU位于机柜内，仅服务所在机柜的服务器，适用于规模较小的液冷数据中心。
（资料来源：《冷板液冷服务器设计白皮书》，《亚太区智算中心液冷应用现状与技术演进白皮书》）
02-2 冷却塔
冷却塔即液冷系统冷源，位于一次侧，是热传递至环境的最后一个过程，也是整体冷量的来源。冷源冷却方式的选择主要取决于二次侧末端设备对温度的需求。
（资料来源：ASHRAE）
自然冷却系统将外界环境温度作为免费冷量，通过开式冷却塔/闭式冷却塔/干冷器或泵驱两相系统等设备直接利用自然冷源，为系统提供冷却水循环。干式冷却塔与闭式冷却塔的主要差异点在于循环水是否直接与空气接触；干冷器顾名思义不通过液体蒸发散热，通过空气强制对流带走热量，可以简单理解为去除循环水的闭式冷却塔。
（资料来源：蓝洋科技官网，国金证券研究所）
机械制冷系统依靠带有压缩机的直膨系统提高制冷效率，压缩机将冷媒加热至高温高压状态，经过冷凝器冷却、膨胀阀降压后即可得到低温冷媒，根据冷却冷媒的不同方式，可以分为风冷冷水机和水冷冷水机，分别通过空气和水对冷媒进行冷却。
风冷冷水机组依托风扇，通过空气直接带走冷凝器释放的热量实现冷媒冷凝，向下游设备提供冷冻水。风冷冷水机组结构简单、安装方便，无需冷却塔、水泵及水路管道系统，适合水源不足的场合，但冷凝温度受室外环境温度限制，能效较低且噪声大。
（资料来源：博盛制冷官网，国金证券研究所）
水冷冷水机组与风冷冷水机组主要在冷凝器部分存在差异，通过冷却塔水循环实现冷媒冷凝，制冷效率更高，稳定性更强，但初期投资与维护成本较高，耗水量大。
（资料来源：博盛制冷官网，国金证券研究所）
数据中心考虑节约能源一般会优先采用自然冷源，但自然冷源受当地气候和资源影响较大，存在不确定性，为了制冷系统的稳定运行，根据数据中心当地温度及进液温度需求，采用机械冷源和自然冷源切换使用的模式也较为常见，在气温较低的季节主要采用自然冷源，而气温较高时主要采用机械冷源，例如xAI Colossus数据中心就同时采用了开式冷却塔与风冷冷水机组作为一次侧冷源。
（资料来源：《亚太区智算中心液冷应用现状与技术演进白皮书》，国金证券研究所）
02-3 冷却液
冷却液是液冷系统的“血液”。目前常见的冷却液类型有水、芳香族物质、硅酸酯、脂肪族化合物、有机硅类物质、碳氟类化合物等。其中氟化液是理想的浸没式冷却液，具有以下优点：1）优异的电绝缘性和热传导性；2）理想的化学惰性和热稳定性，能广泛使用于各种温控散热场合；3）良好的材料相容性，与绝大多数金属、塑料和聚合物不反应；4）良好的流动性，能在温控系统中很好的流动散热；5）非危险品不燃不爆，无燃点闪点；6）无毒无害无刺激性。
目前单相冷板仍是主流，在冷却液选择方面，多使用水基冷却液，例如华为、曙光、超聚变以25%乙二醇溶液为主，浪潮、新华三以25%丙二醇溶液为主。
（资料来源：华经产业研究院，国海证券研究所）
02-4 冷板
冷板是冷板式液冷直接承担热捕获的组件，其核心功能是将服务器中GPU等高发热部件的热量，通过金属基导热材料精确、高效地传递给流动的冷却液，从而保障芯片在高功率密度运行时温度保持稳定，因此通常由铜或铝等高导热金属加工而成。
评估冷板性能的两个核心指标：压降和热阻。液冷板的压降是指在液体通过内部微通道时产生的阻力损失，当压降达到一定值时，冷却液的流速减缓，进而影响液冷板的换热效率和冷却能力。热阻是指冷板两端的温度差（冷端-热端）与热流量的比值，热阻越低，冷却效果越好。
两相液冷技术除了能吸收更大的潜热外，还可以使冷却液在流经多个处理器时保持稳定且持续的冷却效果，由于蒸发过程不受液体流动方向的影响，每个处理器都能被单独且有效冷却。
（资料来源：《Innovative Two-Phase Cold Plate Solutions for Future High-Power AI Chips》）
02-5 分级液器Manifold
分级液器Manifold是冷板式液冷回路中衔接CDU与服务器冷板的分配枢纽，由一对供液/回液主管和多个节点组成，冷却液由CDU泵送进入供液管，再经若干节点连接管路送至每块服务器冷板，吸热后返回节点并汇集到回液管，最终返回CDU，形成闭式循环。
（资料来源：曙光数创官网）
Manifold需要具备高强度和耐腐蚀性，通常选用高强度不锈钢进行制造。数据中心可以根据服务器数量和内部空间来选择定制不同规格的Manifold，分支口数量和分支口间隔都可以进行个性化调整。
02-6 快速接头QDC
快接头用于Manifold与服务器的连接，节点之间的连接与关断，由公头与母头配合，内部集成密封件、弹簧、锁紧机构和导向槽等部件，能够在带液带压状态下实现瞬时插拔而不滴漏。材料上多选用耐腐蚀的不锈钢或硬质阳极化铝合金，兼顾机械强度、轻量化和成本考量。
快接头按插拔方式可分为手插式快接头和盲插式快接头。盲插式快接头在可靠性、可维护性、可安装性、架构演进性等多个方面体现出优越性，为了在有限空间内堆叠更多GPU，数据中心往往需要紧凑布线，维护通道狭小，盲插快接头无需人工对准、插拔迅速且对空间要求低，可显著降低运维难度，满足自动化巡检或更换冷板的需求。
（资料来源：《液冷盲插快接头发展研究报告》）
03、A股核心企业
03-1 CDU
$英维克(SZ002837)$ :国内领先的精密温控节能解决方案和产品提供商，“端到端、全链条”的平台化布局，产品线覆盖从冷板到CDU的多个环节。
申菱环境：为客户提供端到端全链条解决方案和产品，主要包括冷板、Manifold、快速接头、预制化管网、液冷机柜、CDU、外部冷源、液冷门等产品以及方案规划、运维管理等服务，协助客户加快液冷技术的应用落地。
南方泵业：公司针对液冷领域已开发布局诸如NFXCN-CHM储能、液冷专用卧式多级离心泵等产品。
03-2 冷却塔
$海鸥股份(SH603269)$ ：国内行业领先的机力通风冷却塔企业，产品涵盖常规冷却塔、开式环保节能型冷却塔、闭式冷却塔、空调冷却塔等。
03-3 冷却液
$巨化股份(SH600160)$ ：积极布局数据中心冷却液市场，子公司生产的JX浸没式冷却液，为单相浸没式数据中心冷却液。
新宙邦：业务版图深入含氟精细化学品领域，公司电子氟化液产品已在半导体清洗等高端领域得到应用，并正将其技术和产能拓展至数据中心冷却市场。
03-4 冷板
科创新源：控股子公司苏州瑞泰克主要产品包括冷凝器、蒸发器以及散热液冷板等热管理系统产品。
飞荣达：公司针对服务器上的散热需求还开发轴流风扇，特种散热器，单相液冷冷板模组，两相液冷模组等产品。
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