数据中心液冷产业
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行业深度:英伟达Rubin转向全液冷,液冷产业迎来放量拐点(附PPT)
材料汇· 2026-10-29 21:03
文章核心观点 - AI机柜功耗持续提升,英伟达、Google与国产超节点共同推动液冷需求放量,冷板式液冷已进入规模应用阶段,Rubin全液冷方案进一步提升二次侧液冷价值量,台资和欧美厂商为海外液冷供应链主要供应商,国内厂商正加快切入 [3] - AI算力需求增长推动数据中心持续扩容,AI机柜功率快速提升,传统风冷散热压力增加,液冷逐步成为高功率AI机柜的重要散热方式 [4] AI机柜功耗提升与液冷需求放量 - 大模型训练和推理带动AI服务器和算力集群加快部署,IEA预计全球数据中心用电量将由2024年的约415TWh增至2030年的约945TWh,其中加速服务器贡献接近一半的新增用电 [10] - 传统数据中心机柜功率通常约5—10kW,GB200 NVL72整柜功率约125—135kW,GB300 NVL72提升至约132—140kW,AI机柜功率已达到传统机柜的十余倍 [10] - 2020—2025年AI服务器功率密度提高约11倍,预计到2027年还将再提高约4倍,到2027年先进数据中心单个服务器机柜的峰值用电可相当于约65户家庭 [13] - 常规机房风冷通常适用于20—25kW的机柜,采用近端制冷可支持约50kW,机柜功率超过50kW后通常采用液冷或风液混合方案,接近150kW时则需要全液冷或接近全液冷方案 [13] - GB200于2025年4月开始大规模应用,GB300于2025年10月开始规模应用,2026年3月GTC公布Vera Rubin系统及配套全液冷方案,计划于下半年开始供货,2026年9月Rubin进入商用阶段 [17] - 液冷机柜放量直接带动冷板、UQD、Manifold、管路和CDU需求增长 [17] - Google TPU v3液冷超算规模达到TPU V2风冷方案的4倍,Ironwood单个Superpod最高连接9,216颗液冷TPU,系统功率接近10MW,并配套CDU、Manifold、管路和冷板 [19] - Meta 2026年宣布在加拿大新建1GW的AI优化数据中心,并将美国路易斯安那州在建数据中心的规划算力容量从超过2GW提高至5GW,新一代AI优化数据中心多数采用闭式液冷 [19] - 华为CloudMatrix 384连接384颗昇腾910C芯片,算力是英伟达GB200 NVL72的约1.7倍,但功耗约559kW,是后者的约4倍 [23] - 阿里磐久AL128支持128—144颗GPU,供电能力最高350kW、散热能力最高可达500kW [23] - 国产超节点可在同一套高密度计算资源上同时承载训练、微调和在线推理任务,液冷由训练场景延伸至推理场景 [23] Rubin全液冷方案与二次侧液冷价值提升 - GB200中1颗CPU和2颗GPU共用一套冷板模块,GB300部分方案升级为CPU和GPU分别配置冷板并接入液路,带动冷板和UQD用量增加 [25] - Rubin进一步将所有芯片和网络部件纳入液冷并取消系统风扇,ConnectX-9网卡、Busbar、供电板和光收发模块等部件也采用液冷 [25] - 相比GB300,Vera Rubin整柜推理峰值算力达到原来的2.5倍,GPU显存带宽增至约2.4倍,Rubin全液冷方案可支持数据中心PUE降至1.1 [25] - 据J.P. Morgan,不含CDU口径下,GB300 NVL72单柜散热组件价值约4.83万美元,Vera Rubin提升至约6.63万美元,增加约1.80万美元、增幅约37%,Vera Rubin Ultra进一步提升至约9.85万美元 [28] - GB300单柜18个计算托盘散热价值约2.70万美元,Vera Rubin提高至约4.05万美元,对应单托盘由约1,500美元提高至约2,250美元,提升50%;29个交换托盘散热价值由约1.13万美元提高至约1.58万美元,提升40%;机柜级Manifold价值约1万美元 [28] 液冷产业链与冷板式方案 - 液冷产业链上游提供冷板、UQD、Manifold、管路、冷却液和CDU以及冷水机组、冷却塔、水泵等设备,中游由液冷方案商、服务器OEM/ODM厂商和数据中心基础设施厂商完成系统设计、集成、测试和交付,下游主要包括互联网及云厂商、电信运营商和政企客户 [34] - 液冷系统由一次侧和二次侧两套回路组成,二次侧直接连接服务器吸收CPU、GPU等部件产生的热量,一次侧连接机房冷却设备将热量带出机房,CDU位于两套回路之间通过换热器完成热量传递 [37] - 冷板式通过贴合芯片的冷板散热,冷却液不直接接触电子元件,对现有服务器结构和运维方式改动较小,是目前数据中心液冷的主流方案;浸没式将服务器整体浸入绝缘冷却液,散热能力较强但服务器结构和维护方式需相应调整,目前主要用于超算及高热密度场景;喷淋式以试点和示范项目为主 [38] - 二次侧液冷主要由冷板、管路与UQD、Manifold、CDU及配套部件构成,Rubin进一步将DIMM、交换芯片和光模块等部件纳入液冷,并将托盘和机框内的Manifold、UQD等液路部件同步升级 [42] - 冷板沿流道优化、材料优化和两相冷却三条路线提升散热能力,微通道已成熟应用,3D打印复杂流道处于导入阶段,铜-金刚石复合材料处于市场导入阶段,两相冷却处于商业化早期 [48] - Rubin计算托盘采用无软管设计,并重新布置内部Manifold和UQD,减少托盘内部原有的软管和接头,机柜外部则继续提高管路的耐压和长期可靠性 [51] - Rubin计算托盘采用无软管设计,机柜采用新的UQD08 Manifold以输送更大流量的冷却液,UQD需在更大流量下保持较低流动阻力和长期密封 [54] - 新一代MGX机柜采用重新设计的托盘内Manifold和Rack UQD08 Manifold,托盘内Manifold配合UQD可支持比前代更大的冷却液流量 [57] - CDU向大冷量、高流量供液和高可靠、高精度控制升级,Vertiv上一代CDU(Liebert XDU1350)额定散热能力为1,350kW,新一代CoolChip CDU 2300在相同温差条件下达到2,300kW,提升约68% [64] - 中兴通讯将传感器冗余从1+1升级至2+1,并将过滤精度从50或100μm提高至25μm [64] - Vertiv已推出2.3MW液-液CDU并通过NVIDIA DSX Ready认证,CDU由百kW级设备进一步向MW级发展 [64] 海外液冷供应链格局 - 英伟达Vera Rubin冷板主要由Cooler Master、AVC、健策精密和台达供应,截至2026年4月,Cooler Master份额约占54%,AVC约占23%,健策精密约占15%,台达约占6% [73] - 英伟达Manifold供应商包括AVC、Cooler Master等,UQD供应商包括富世达、英维克、立敏达等,CDU供应商包括Vertiv、CoolIT、台达等 [73] - Google TPU V8冷板由古河电工和AVC两家供应,AVC冷板份额约40%—45%,CDU供应商包括英维克、Nidec和台达等,Manifold供应商包括AVC、Cooler Master等,UQD供应商包括富士达等 [73] - 台资液冷厂商中奇鋐、双鸿与Cooler Master竞争力较强,均已布局冷板、Manifold及CDU等产品,双鸿冷板份额将从GB200的10%—15%提升至约20%—25% [76] - 奇鋐2025年实现营业收入1,396亿新台币,毛利率25.8%,合并净利率15.0%;双鸿2025年实现营业收入233亿新台币,毛利率27.4%,净利率11.6% [76] - Cooler Master现有液-液CDU功率已覆盖120kW、1.4MW和2.5MW等规格 [76] - 据Global Market Insights估算,2025年全球数据中心液冷市场前五大厂商合计份额约35%,其中Vertiv约11.3%;据QYResearch统计,2025年Vertiv在全球CDU市场的销售额份额约为29.79%,位居首位 [79] - Vertiv 2025年实现收入102亿美元 [79] - CoolIT位列2023年全球数据中心液冷收入前三,2026年Ecolab完成对CoolIT的收购,收购前预计其未来12个月收入约5.5亿美元 [82] - 2026年Eaton完成对Boyd Thermal的收购,Boyd Thermal预计2026年收入17亿美元,其中液冷收入约15亿美元 [82] 大陆厂商切入海外液冷供应链 - TrendForce预计AI芯片液冷渗透率将由2025年的约33%升至2026年的53%,英伟达GBVR整柜式方案出货量预计同比翻倍 [86] - 赛迪顾问数据显示,2025年中国液冷数据中心市场规模达159.8亿元,同比增长45.2%,其中液冷设备及零部件销售额达148.9亿元,占比约93% [86] - 英伟达MGX采用开放模块化参考架构,并将GB200 NVL72机架及液冷托盘设计贡献至OCP,GB300阶段ODM/OEM可在合格供应商范围内进行具体选型,英维克2025年年报披露其UQD、MQD产品已进入NVIDIA MGX生态合作伙伴体系 [90] - Google将第五代CDU Project Deschutes 5技术规范贡献至OCP并公开,英维克2MW Deschutes 5 CDU已进入OCP官方产品库,2026年3月Reuters报道Google采购团队赴中国与英维克等厂商洽谈液冷设备采购 [90] 相关标的 - CDU相关标的包括英维克、申菱环境、高澜股份,英维克Coolinside液冷产品覆盖冷板、UQD、Manifold、CDU、液冷工质及冷源等环节,UQD和MQD进入英伟达MGX生态合作伙伴体系 [94] - 申菱环境液冷业务覆盖冷源、CDU、冷板、快速接头、Manifold及一二次侧管网等,2026年上半年数据服务板块新增订单约为上年同期的2.3倍,其中液冷相关新增订单约18亿元 [94] - 高澜股份液冷产品覆盖服务器冷板、流体连接部件、不同规格CDU、TANK及换热单元等,已具备批量供货能力 [94] - 冷板及液冷管路组件相关标的包括金富科技、五洋自控、金帝股份、鸿富瀚、奕东电子、强瑞技术、福事特 [95] - 金富科技2026年通过收购单晖金属、联益热能各51%股权进入服务器液冷领域,2026年第二季度液冷散热业务实现收入2.76亿元,毛利率为49.70%,2025年1—10月来自奇宏电子和宝德科技的合计收入占比约80% [95] - 五洋自控2026年完成对柯斯宇51%股权收购,柯斯宇2025年实现营业收入1.05亿元、净利润0.44亿元 [95] - 金帝股份通过增资取得宸裕精密控股权,宸裕精密液冷板已进入小批量送样测试阶段,尚未实现批量供货 [95] - 鸿富瀚液冷产品主要包括冷板、液冷散热模组及相关结构件,2025年年报披露液冷产品已经实现批量交付 [96] - 奕东电子液冷业务已进入全球头部AI算力平台供应链,产品覆盖冷板组件、散热结构件及系统集成,并已批量应用于高性能AI数据中心集群 [96] - 强瑞技术布局UQD快速连接器,"液冷设备快速连接器研发"项目正在开展压力循环、温度循环等可靠性测试,产品仍处于客户导入阶段 [96] - 福事特液冷相关业务已实现小批量供货,相关产能预计于2026年第四季度投产 [96] - AI服务器散热材料及配套设备相关标的包括中石科技、鸿富诚、思泉新材、鸿仕达 [97] - 鸿富诚石墨烯导热垫片已向全球芯片厂商批量供货,并向AI服务器CPU、1.6T光模块及交换芯片等场景拓展 [97] - 中石科技重点推进液冷板、定制化液冷散热模组以及高性能TIM产品,部分散热产品已经实现量产交付 [97] - 思泉新材产品已覆盖液冷板、石墨烯TIM、CDU管道、Manifold、UQD及液冷模组等,并在东莞、越南推进相关产线建设 [97] - 鸿仕达自研TIM2服务器散热点胶设备主要用于服务器散热材料精密涂覆,2026年上半年SOCAMM相关设备已向中国台湾客户批量出货 [97]