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AI算力硬件全链路(七):AI算力液冷硬件体系
液冷是高密度AI算力集群的核心热管理硬件,用于替代传统风冷,解决高功耗GPU、CPU长期满载工况下的芯片散热问题,保障大规模训练集群持续稳定运行。按换热接触方式划分,行业分为间接冷却(冷板式)与直接冷却两大主线;直接冷却包含浸没式,喷淋式属于浸没路径下的边缘技术分支,仅少量示范部署。冷板式、浸没式内部各自存在单相、两相(相变)技术分支,依靠不同换热原理与冷却介质,适配差异化功率密度和机房部署场景。
一、三条技术路线及硬件结构
从行业标准分类与换热原理划分,液冷包含三类并行技术方案:冷板式为间接冷却方案,浸没式、喷淋式为直接冷却方案,但在冷却路径上喷淋式属浸没式分支,三类方案硬件架构、换热逻辑、落地场景各具特点。
1.冷板式液冷
冷板式是当前全球大规模AI训练集群的主流方案,整套硬件由微通道冷板、歧管(Manifold分水器)、CDU冷却分配单元、机房冷水机组、UQD高压快速接头、循环管路构成。
微通道冷板是核心换热载体,金属基板内部经蚀刻成形微米级密集流道、再由真空钎焊封合,低温冷却液在流道内部循环流动,紧贴GPU、CPU芯片散热基板,直接带走芯片产生的热量。
冷板式分为单相冷板与相变冷板,单相冷板可支撑单柜132kW散热需求,相变冷板散热上限可达160kW。这套方案只针对高功耗芯片定向散热,服务器硬盘、电源、网卡等低功耗元器件,依旧保留原有风冷风扇散热。
CDU按机房规模有机柜式、列间式、集中式三种部署形态,大型智算集群多采用列间式与集中式。CDU承担介质分配、参数监测与回路隔离功能,它将机房冷水机组输送的低温冷却液,经歧管分配给机柜内每一台服务器的冷板回路;同时实时监测回路流量、压力、温度,把机房侧大循环管路和服务器内部小循环相互隔离,防止机房管路压力波动直接冲击板端冷板,降低渗漏风险。
据赛迪顾问预测,2026年国内液冷数据中心市场中冷板式占比仍达85%以上,短期内仍是行业绝对主流。在平台生态上,方案适配性强,MGX 等主流 AI 服务器原生支持该方案。冷板式核心风险为管路接头渗漏,微量残液便会造成GPU损毁,对接头密封性、检漏设计、残液导出结构要求极高。
2.浸没式液冷
浸没式液冷整套硬件包含密闭浸没机柜、绝缘冷却液、机柜内置换热盘管、外部换热器。
服务器整机板卡直接浸入机柜内部的绝缘冷却液中,芯片、板卡产生的热量直接传递给液体,再通过机柜内置换热盘管,将热量传导至外部换热器排出。
浸没式分为单相浸没、两相(相变)浸没两大分支。单相浸没依靠液体温差完成热量搬运,液体换热能力远高于空气,单相浸没方案可支撑单机柜100kW至250kW;两相(相变)浸没利用液体沸腾相变吸热,换热效率更高,则进入兆瓦级,国产厂商在相变浸没整机柜方向已推出MW级方案。曙光数创C8000 V3.0相变浸没方案2026年4月发布,单柜散热能力突破900kW;郑州算力网络项目已落地国产相变浸没液冷集群,浪潮也推出兆瓦级两相液冷整机柜。
但浸没式需要配套专用密闭机柜,服务器整机改造幅度大,更适合新建机房,存量机房改造的经济性较差;硬件检修时需要排液、抽液,运维流程更复杂。受上述门槛制约,浸没式国产化配套体系虽成熟,但2026年国内市场占比仅约7%,在运营商、信创项目有落地,整体应用规模有限。
3.喷淋式液冷
喷淋式液冷硬件由机柜喷淋管路、雾化喷嘴、绝缘冷却液储液箱、外部换热单元组成。
机柜内部布置多层管路与定向喷嘴,绝缘冷却液加压后,直接喷淋在GPU等高发热芯片表面,吸热后的液体依靠重力回流到底部储液箱,再送入外部换热器完成降温循环。标准喷淋方案无需将整机浸泡在液体中,不需要在服务器板端布置大量管路接头,硬件检修相对方便。短板在于喷嘴容易出现堵塞,芯片表面喷淋均匀度控制难度高。
该技术已在贵州算力枢纽节点落地216机柜项目,属于喷淋布液+油浸复合架构,对外归类为喷淋式液冷,已小规模商用并连续2年稳定运行;但万卡级大模型预训练集群落地案例仍稀缺。
三类技术方案均需在机房规划初期同步配套供水、换热、管路布局基建,后期改造难度与成本极高,属于算力集群前置性核心硬件。
二、行业供需格局
1.需求端:分层释放、刚性分化
液冷行业需求呈现清晰的三级分层结构,不同客户的采购标准、项目周期、准入门槛差异显著。
第一类为海外云厂商、国内头部智算平台,聚焦万卡级大模型预训练集群。此类项目单机柜功率密度极高,长期不间断满载运行,液冷为刚性配套,项目体量大、规划周期长、订单能见度高,同时对硬件可靠性、生态认证、系统冗余能力要求严苛,行业准入壁垒极高。
第二类为国内三大运营商,是国内液冷市场的基本盘。2026年中国移动新型智算中心液冷服务器占比已达 91.5%,中国电信新建智算中心液冷IT功率占比超过 80%,以成熟冷板式方案为主,采购节奏跟随算力招标批次,本地化交付与运维能力是核心考核指标,需求稳定且持续放量。
第三类为中小IDC、地方智算中心,需求弹性最大。项目规模参差不齐,多数在风冷与液冷之间权衡,价格为核心决策因素,订单波动明显、持续性较弱。
整体来看,AI训练场景液冷渗透提速明确。2026年一季度国内AI训练服务器液冷渗透率已达74%,同期中国AI服务器整体液冷渗透率28%(较2025年的12%大幅提升)。据TrendForce数据预测,全球AI芯片配套液冷渗透率将从2025年33%攀升至2026年53%,2027年接近60%。核心驱动源于硬件迭代,英伟达新一代Vera Rubin平台原生取消风冷设计,新建大规模训练集群普遍配套液冷,直接打开行业增量空间。市场空间层面,中金测算2026年全球智算液冷市场规模将突破1147亿元,同比增速273%;赛迪顾问预计2026年国内液冷数据中心市场规模可达232.5亿元,增长确定性极强。
2.供给端:结构性错配,低端过剩、高端紧缺
当前液冷供应链核心矛盾是结构性供需失衡,高低端零部件供给格局完全分化。
通用标准冷板、普通管路等低壁垒环节产能过剩,大量新玩家涌入导致行业价格战激烈,利润持续压缩。但适配1000W以上高功率AI芯片的高端微通道冷板供给持续紧张,其依赖真空钎焊精密工艺,制造难度大,且英伟达生态认证周期长达1.5-3年(口径:整条认证链走完,部件级6-12个月、系统级进入供应商名录需3-5年),全球合格供应商数量有限。
产业链最紧缺环节为高压UQD快速接头,作为防渗漏核心部件,直接关系GPU硬件安全,全球范围内合规合格供应商为少数几家,长期被派克、史陶比尔、丹佛斯等欧美巨头垄断,扩产周期18-24个月、订单排期已至2027年;从全球口径看国产化率仅25%,扩产速度无法匹配算力集群交付节奏。浸没式配套的氟化冷却液同样存在供给缺口,此前全球电子级氟化液70%以上份额由3M垄断,2025年底3M退出相关业务后,国内巨化股份、新宙邦(海斯福)、永和股份、华谊集团、八亿时空、润禾材料等企业正加速验证爬坡。
整体行业呈现“订单高增、盈利承压”格局,2026年超20家上市公司入局液冷赛道,扎堆低壁垒装配环节,叠加上游铜箔原材料涨价,中游系统厂商毛利率持续下行。
三、国内厂商完整梯队格局
国内液冷产业链清晰分为全栈系统集成商、核心部件厂商、上游细分材料/零部件供应商三层,各梯队技术路线、客户结构、核心优劣区分明确。
1.第一梯队:全栈系统方案商(具备生态认证+整机交付能力)
英维克:国内稀缺的英伟达NPN Tier1认证厂商,主打冷板式全栈方案,核心部件CDU、微通道冷板、UQD接头、干冷器全部自研自制,产品全面适配MGX、GB200、GB300主流AI服务器平台。客户覆盖国内头部云厂商,同时切入海外算力供应链;在国内液冷系统方案商中,是国内少数具备全球化大规模液冷项目交付能力的厂商。业务协同传统机房温控运维体系,项目落地闭环能力强,短板为浸没式业务布局较少,路线侧重冷板与喷淋试点。
曙光数创:国内相变浸没液冷绝对龙头,2015年实现国内首个冷板液冷大规模应用,为“地球系统数值模拟装置”原型机提供冷板液冷,2019年实现浸没相变液冷规模化部署,可实现1.04超低PUE散热,深耕国内运营商、信创、地方智算项目,工程落地经验行业领先,深度参与国内液冷国标编制。公司同步布局冷板式、喷淋式全路线技术储备,短板为海外英伟达生态认证进度滞后,尚未切入全球顶级万卡集群供应链。
申菱环境:华为昇腾液冷CDU一供,中标份额超50%,Atlas整机柜主力CDU供应商,具备系统方案交付能力,深度绑定昇腾算力集群项目。
2.第二梯队:核心子系统部件厂商(CDU/冷板为主,子系统交付)
高澜股份:依托传统电力水冷技术积累切入AI液冷,主打CDU、冷板及液冷子系统,聚焦国内运营商、地方智算中心项目;以部件级认证切入、经维谛间接供货英伟达,相关微通道冷板已纳入GB300设计规范,海外交付由新加坡项目与硅谷子公司承接。公司具备冷板+UQD+CDU三大核心部件覆盖能力,卡位实际高于典型部件商。
佳力图:从机房精密空调延伸液冷业务,核心产品为冷板式CDU与配套管路系统,主要服务中小IDC、运营商常规算力项目,适配中低功率密度集群。
依米康:赛迪液冷TOP10厂商(第8位),干冷器国内TOP5(第3),依托精密空调业务拓展液冷配套方案,聚焦国内IDC与运营商项目。
川润股份:昇腾384超节点液冷配套厂商,深耕超节点液冷配套硬件。
同飞股份:为双鸿代工冷板,以工业温控技术为基础,实现CDU、冷板批量供货,多以ODM模式为整机厂配套,绑定国内云厂商算力项目。
3.上游细分零部件&材料供应商
冷板模组:鸿富瀚已实现高端微通道冷板量产,为2026年核心业绩增量;思泉新材、奕东电子、金富科技持续切入头部厂商供应链,批量交付冷板、歧管组件。其中奕东电子、同飞股份、科创新源、金富科技等以代工形式切入英伟达链外围(分别为AVC、双鸿、台达/CoolerMaster、AVC/Boyd代工),赚取加工费,缺乏定价权——这正是下文"单点强、系统弱"的典型体现。
高压快接头:中航光电为国内传统龙头,盲插接头商用成熟;领益智造(立敏达)是英伟达Rubin架构歧管与UQD的核心中国大陆供应商;永贵电器、溯联股份处于客户验证爬坡阶段。
泵阀流体部件:飞龙股份、大元泵业自研液冷专用水泵、温控阀,批量配套头部系统厂商,为国内流体部件核心供应方。
冷却液材料:巨化股份、新宙邦(海斯福)、永和股份、华谊集团、八亿时空、润禾材料加速替代进口氟化冷却液;卫星化学布局碳氢冷却液,处于技术验证阶段。
整体国内供应链呈现“单点强、系统弱”特征:细分零部件国产化突破明显,但能够完成全套系统整合+海外生态认证+大规模工程落地的全能力厂商高度稀缺。以GB200/GB300冷板式液冷系统为例,一级供应商仍由维谛、AVC、CoolerMaster等海外及中国台湾厂商主导,国内厂商多处于二、三级配套环节,高端整机系统卡位存在明显差距。
四、国内外差距
国内企业已全面掌握冷板、CDU、浸没机柜等主体硬件制造工艺,常规产品的量产制造层面无卡脖子壁垒,但微通道冷板(MLCP)仍存在工艺代差——英伟达已要求供应商开发 MLCP,目前获认证试产的仅健策、奇鋐、双鸿等台系厂商,大陆企业尚处送样或测试阶段。
中外核心差距集中在三点:一是英伟达等海外主流AI平台的系统级生态认证,验证周期长、标准严苛,构成高端市场核心准入壁垒;二是万卡级集群长周期满载稳定性的大规模工程验证经验,国内落地场景积累少于海外头部算力集群;三是高端整机系统卡位不足,GB200/GB300这类高端AI服务器液冷一级主供以海外及中国台湾厂商为主,如GB300冷板由Cooler Master占54%、AVC占23%、健策15%、台达6%,国内厂商除个别企业已切入一级外,整体大多停留在二、三级配套。
此外,高端微通道冷板、高压快接头、高纯氟化冷却液等核心耗材部件,越核心的环节国产化率越低:冷却液国产化率不足5%、快接头约25%、CDU约30%、冷板约40%,是供应链持续补齐的关键环节。