GPU 液冷技术深度拆解与产业链风险机遇

当 AI 算力演进至 “单 GPU 功耗超 1000W、机柜功率达 100kW” 的阶段，传统风冷技术已触及物理极限（散热效率不足、功耗占比过高），GPU 液冷技术成为支撑算力持续突破的 “基础设施级技术”。本文从技术原理、降本逻辑、市场空间及产业链机会展开，为投资者提供参考。
一、技术原理：两类主流方案，核心是 “液体替代空气”
液冷技术的底层逻辑是利用液体（导热系数约为空气的 25 倍、比热容约为空气的 4000 倍）的高效热传导特性，解决 GPU 高功率密度下的散热难题，目前商业化落地以两类方案为主：
1. 冷板式液冷：间接散热的 “当前主流”
技术路径：在 GPU 芯片表面贴合金属冷板（材质以铜为主，兼顾导热性与成本；部分高端场景用铝 + 涂层），冷板内部设计微通道（流道直径通常 0.5-2mm），冷却液（水基冷却液或电子氟化液）在微通道内循环。散热流程：GPU 热量→冷板（间接接触）→加热冷却液→冷却液流至外置散热器（通过风扇或自然冷却实现液 - 气热交换）→冷却后冷却液回流至冷板，形成闭环。核心优势：改造难度低（无需改变服务器整体结构）、成本可控，当前在 AI 数据中心的渗透率超 60%，是英伟达 H100、AMD MI300 等芯片的主流散热方案。
2. 浸没式液冷：直接散热的 “终极方向”
技术路径：将 GPU 服务器整机或核心部件（主板、GPU）浸没于不导电的氟化液中（需满足介电常数≥2.5、沸点 40-60℃，适配相变散热），利用液体直接吸收热量。散热流程：GPU 热量→直接传导至氟化液→氟化液受热后或蒸发（相变，吸收大量热量）、或自然对流至顶部冷凝器→冷凝器将气态氟化液冷凝为液态，自然回流至箱体，完成循环。核心优势：散热效率比冷板式高 30%-50%，无机械运动部件（风扇、泵可简化），可靠性更高，但当前成本是冷板式的 2-3 倍，主要用于超算、高密度 AI 集群等高端场景。
二、核心价值：从 “散热工具” 到 “降本增效引擎”
液冷的价值不止于 “降温”，更在于通过系统级优化实现 “降功耗、提算力、增密度”，最终落地为经济效益：
系统功耗降低 30%-40%
移除风扇：风冷服务器中风扇功耗占整机功耗的 15%-20%，液冷可完全或部分移除风扇，直接节省这部分能耗；
抑制漏电：GPU 静态漏电功耗占比随温度升高而上升（温度每升 15℃，漏电功耗翻倍），液冷将核心温度稳定在 50-60℃（风冷通常 70-80℃），可降低漏电功耗 20%-30%；
优化 PUE：液冷数据中心 PUE 可降至 1.1-1.2（风冷通常 1.5-1.6），以一个 10MW 数据中心为例，年耗电量可减少约 360 万度（按 PUE 差 0.4 计算）。
释放 GPU 巅峰算力GPU 在高温下会触发 “降频保护”（通常温度超 85℃时降频 10%-15%），液冷维持低温环境，使 GPU 持续运行在最高 boost 频率，算力释放率提升 10%-20%—— 对 AI 训练场景而言，算力提升直接意味着项目周期缩短、成本降低。
提升机柜密度 3-5 倍风冷机柜受限于风道设计，功率密度通常 10-20kW / 柜；液冷无需预留风道，机柜密度可提升至 30kW / 柜（冷板式）或 100kW / 柜（浸没式），大幅降低数据中心的土地、土建成本。
三、投资逻辑：2025 年市场破千亿，产业链 3 大核心环节
液冷的投资确定性源于 “算力需求→GPU 功耗→散热刚需” 的强传导逻辑，市场空间与产业链机会清晰：
1. 市场规模：高增长确定性强
全球维度：高盛预测，2025 年全球液冷服务器市场规模将达 120 亿美元，2023-2025 年 CAGR 达 45%，其中 AI 数据中心贡献 70% 以上需求；
国内维度：据 IDC 数据，2023 年国内液冷服务器渗透率仅 12%，2025 年有望提升至 35%，对应市场规模超 500 亿元，年增速超 60%。
2. 产业链机会：聚焦 “高壁垒、强需求” 环节
（1）冷却液：核心介质，氟化液是关键
冷却液是液冷系统的 “血液”，其中浸没式所需的氟化液技术壁垒最高（需具备介电、低毒、可回收等特性），国内企业中：
巨化股份：氟化工龙头，具备电子级氟化液规模化产能，已进入国内头部 AI 服务器厂商供应链；
新宙邦：电子化学布局完善，氟化液产品通过多家服务器厂商验证，适配相变浸没场景。
（2）液冷板：冷板式核心部件，微通道设计定优劣
液冷板直接与 GPU 接触，其微通道的流道设计（影响散热效率）、密封性（防漏液）是核心壁垒，国内玩家：
飞荣达：深耕散热部件，液冷板产品适配英伟达、AMD 主流 GPU，已批量供货；
银轮股份：传统热管理龙头，切入液冷板赛道，客户覆盖国内头部服务器厂商；
祥鑫科技：具备液冷板一体化成型能力，成本控制优势显著。
（3）系统集成：技术整合者，掌握下游话语权
系统集成商需具备 “方案设计 + 部件整合 + 工程交付” 能力，是液冷项目落地的核心环节，国内领先企业：
英维克：液冷领域龙头，冷板式、浸没式方案均成熟，客户包括字节、阿里、英伟达；
高澜股份：早期布局液冷，在储能 + AI 双场景发力，具备全链条方案能力；
网宿科技：依托 CDN 业务切入液冷，聚焦边缘计算场景的中小型液冷方案。
四、风险提示：3 大潜在不确定性
技术路径风险：当前冷板式是主流，但浸没式（尤其是相变浸没）因散热效率优势被视为长期方向，若未来浸没式成本快速下降，可能对冷板式相关企业（如液冷板厂商）造成冲击；
商业化节奏风险：液冷数据中心改造成本是风冷的 1.5-2 倍，若 AI 应用落地不及预期、算力需求增长放缓，可能导致液冷渗透率提升滞后；
竞争加剧风险：当前液冷赛道热度上升，传统散热厂商、家电企业（如美的、格力）纷纷切入，可能引发价格战，压缩行业利润空间。
总结
GPU 液冷是 AI 算力突破物理瓶颈的 “必选项”，其价值已从 “技术工具” 升级为 “降本增效引擎”，具备长期成长确定性。投资者可重点关注两类标的：一是高壁垒核心部件厂商（如氟化液、微通道液冷板企业），二是具备下游客户先发优势的系统集成商，同时警惕技术路径切换与商业化节奏不及预期的风险。$英维克(SZ002837)$ $新宙邦(SZ300037)$ $巨化股份(SH600160)$