據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2022年中國液冷服務器市場規(guī)模為10.1億美元，滲透率在10%左右；而到了2027年，中國液冷服務器市場規(guī)模將達到89億美元，2022年-2027年復合增長率為55%。當前，浸沒式液冷雖然不如冷板式液冷發(fā)展快，但從長遠角度出發(fā)，隨著單機柜功率越來越大，單機柜突破100KW已經(jīng)“近在眼前”，當單機柜超過80KW，達到100KW甚至更大時，浸沒式液冷的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了。

2023年，在以AI大模型為代表的新一代數(shù)字技術(shù)應用不斷涌現(xiàn)的背景下，各行業(yè)對算力的需求與日俱增。同時，作為算力底層支撐的數(shù)據(jù)中心也趁勢逐步向智算中心演進，數(shù)據(jù)中心行業(yè)可以說又一次迎來革新。

而在數(shù)據(jù)中心向著智算發(fā)展的過程中，隨著機柜功率越來越大，對數(shù)據(jù)中心暖通也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的散熱模式已經(jīng)沒辦法解決CPUGPU的散熱問題，數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)也步入了革新的時代。

液冷也正成為未來數(shù)據(jù)中心供冷“標配”，市場熱度逐步增加。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2022年中國液冷服務器市場規(guī)模為10.1億美元，滲透率在10%左右；而到了2027年，中國液冷服務器市場規(guī)模將達到89億美元，2022年-2027年復合增長率為55%。

傳統(tǒng)散熱模式失效

2023年10月份，六部委聯(lián)合印發(fā)的《算力基礎設施高質(zhì)量行動計劃》中明確，到2025年，算力規(guī)模要超過300EFLOPS，智能算力占比達到35%以上，重點行業(yè)的核心數(shù)據(jù)、重要數(shù)據(jù)的災備覆蓋率要達到百分之百，每個重點領域要打造30個應用標桿等。

據(jù)統(tǒng)計，截至2023年上半年，全國在用的數(shù)據(jù)中心總規(guī)模超過760萬標準機架，算力總規(guī)模達到了197EFLOPS，已經(jīng)位居全球第二。新增的算力設施中，智能算力的占比超過了50%，成為了增長的新熱點。

顯然，未來智算中心將成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)的“主力軍”，而數(shù)據(jù)中心也必將從原先的“存儲中心”向著“計算中心”轉(zhuǎn)變，中國信息通信研究院云計算與大數(shù)據(jù)研究所所長何寶宏曾表示，現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)中心的核心使命是算力的供給，而不再是存儲能力的供給。

在這個轉(zhuǎn)變的過程中，隨著越來越多以GPU為核心的智算中心的落地，數(shù)據(jù)中心的能耗，以及產(chǎn)生的熱量也必將越來越多。據(jù)不完全統(tǒng)計，以Intel、英偉達等主要芯片制造商的產(chǎn)品為例，目前主流系列處理器功耗已達350~400TDP/W。這還僅是CPU的功耗，而GPU的功耗遠遠高于CPU，以英偉達H800為例，其功率密度可達700TDP/W。并且，隨著摩爾定律逐漸失效，在后摩爾定律時代下，芯片算力與其功耗仍將大幅提升。

與此同時，數(shù)據(jù)中心作為高載能行業(yè)的屬性，在“雙碳”戰(zhàn)略的引導下，推進節(jié)能減排，降低PUE（Power Usage Effectiveness，電源使用效率），實現(xiàn)碳中和，也是必須之舉。

據(jù)科智咨詢測算，以運行PUE為1.57的數(shù)據(jù)中心為例，IT設備能耗占比達63.7%，為數(shù)據(jù)中心最大，其次就是制冷系統(tǒng)能耗，占比可達27.9%?，F(xiàn)階段，隨著數(shù)據(jù)中心的計算能力和功率密度不斷增加，傳統(tǒng)的風冷技術(shù)已逐漸無法滿足高效散熱的需求。

數(shù)據(jù)中心采用傳統(tǒng)風冷技術(shù)散熱上限一般為單機柜20KW，在高密度部署流行的當下，單機柜功率也逐步攀升，萬國數(shù)據(jù)中國區(qū)聯(lián)席總裁梁艷曾表示，現(xiàn)階段，國內(nèi)很多大廠單機柜密度已達到70~100KW。顯然，傳統(tǒng)風冷已經(jīng)難以滿足高密度部署的需求。

無獨有偶，科華數(shù)據(jù)數(shù)通高級副總裁、數(shù)據(jù)中心業(yè)務總經(jīng)理鄒建忠也曾對鈦媒體表示，當下數(shù)據(jù)中心單機柜功率越來越大，傳統(tǒng)的散熱模式已經(jīng)沒辦法解決CPUGPU的散熱問題。

寧暢信息產(chǎn)業(yè)有限公司總裁秦曉寧也曾公開表示，在大模型快速發(fā)展的當下，用戶側(cè)機柜的功率越來越高，與之相對應的，對機柜散熱的要求也越來越大?！芭c此同時，在‘雙碳’目標的引導下，傳統(tǒng)風冷顯然已經(jīng)不足以滿足數(shù)據(jù)中心PUE要求，液冷已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心必選項?！鼻貢詫帍娬{(diào)。

在此背景下，數(shù)據(jù)中心亟需暖通技術(shù)亟需革新，需要一項新的制冷技術(shù)幫助數(shù)據(jù)中心在滿足用戶對算力與日俱增的需求的同時，有序推進數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)碳中和。

液冷技術(shù)作為一種新興的散熱解決方案，在數(shù)據(jù)中心領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力。據(jù)了解，僅采用傳統(tǒng)風冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心PUE極限值為1.25，而采用液冷技術(shù)后，數(shù)據(jù)中心PUE值可低于1.1。

“長線”浸沒式，“短線”冷板式.....液冷布局逐漸清晰

液冷在數(shù)據(jù)中心行業(yè)的發(fā)展并不是新鮮事，自從“雙碳”提出以后，液冷相關(guān)技術(shù)就得到了數(shù)據(jù)中心行業(yè)的高度關(guān)注，但在2023年，隨著對算力需求的激增，機柜功率的進一步提升，以及液冷產(chǎn)業(yè)不斷成熟，液冷技術(shù)才真正開始在數(shù)據(jù)中心行業(yè)切實落地。

根據(jù)IDC發(fā)布的《中國半年度液冷服務器市場（2023上半年）跟蹤》報告，中國液冷服務器市場在2023年仍將保持快速增長。2023上半年中國液冷服務器市場規(guī)模達到6.6億美元，同比增長283.3%，預計2023年全年將達到15.1億美元。浪潮信息數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品部副總經(jīng)理李金波表示，據(jù)測算，到2025年中國液冷數(shù)據(jù)中心市場滲透率將超20%。

快速增長的液冷為數(shù)據(jù)中心提供了更可靠、更低碳的供冷方式的同時，由于液冷技術(shù)的細分供冷方式，也帶來行業(yè)內(nèi)關(guān)于哪種液冷技術(shù)更適合數(shù)據(jù)中心應用的討論。

據(jù)了解，液冷技術(shù)應用于數(shù)據(jù)中心中主要有三種，即：冷板式液冷、浸沒式液冷和噴淋式液冷。其中，浸沒式液冷又分為單相浸沒式和相變浸沒式兩種；冷板式液冷又按照不同場景可分為芯片級、機柜級等。

以目前包括浪潮信息、寧暢、阿里云、曙光等中國液冷行業(yè)頭部玩家的布局，以及數(shù)據(jù)中心應用情況來看，冷板式液冷與浸沒式液冷屬于未來比較可行的液冷路徑。

其中，冷板式液冷是在熱源上覆一塊水冷板，完全阻隔了冷卻液與電子器件之間的直接接觸。使用泵和管道將冷卻液送至與電子部件接觸的冷板上來傳遞熱量，通過液體流動把熱量帶走。

冷板主要覆蓋CPU、GPU、DIMM等核心發(fā)熱部件，即“把錢花在刀刃上”，對于其他部分的散熱，冷板式液冷通常需要風冷精密空調(diào)來輔助冷卻，也因此，相比于將服務器全部浸泡在冷卻液中來散熱的浸沒式液冷，冷板式液冷的PUE會較高。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2023上半年，中國液冷服務器市場中，冷板式占比達90%。

與冷板式液冷不同，浸沒式液冷則是醬IT硬件設備直接浸入充滿絕緣性冷卻液（目前比較常見的是氟化液）的密閉容器中，電子組件產(chǎn)生的熱量直接傳導至氟化液。

單相浸沒式液冷系統(tǒng)的浸沒機柜設計更為簡單，氟化液更易操作、維護。與相變浸沒式液冷相比，單相浸沒式液冷在材料兼容性和循環(huán)中污染物上的隱患也更少。

相變浸沒式液冷系統(tǒng)則是通過沸騰過程（通過液相到氣相的變化），實現(xiàn)更高的傳熱效率，從而實現(xiàn)更大的功率密度（高達250至500千瓦/浸沒腔）。此外，支持相變浸沒式液冷所需的冷卻基礎設施通常膠簡單，如果使用干式冷卻器作為一次側(cè)冷卻，無需冷卻水塔等蒸發(fā)降溫設施。

以鈦媒體對于目前業(yè)內(nèi)從業(yè)者的調(diào)查顯示，因為可以實現(xiàn)更高的傳熱效率，以及支持更大功率密度的機柜，相變浸沒式液冷相較于單相浸沒式液冷更受“歡迎”。

在冷板式與浸沒式之間，目前行業(yè)對冷板式液冷的接受度更高。李金波對鈦媒體表示，相比于浸沒式液冷，冷板式液冷在對數(shù)據(jù)中心與服務器架構(gòu)的改造程度、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度、部件更換運維便捷性、初期投資等方面均有顯著優(yōu)勢。

鄒建忠也曾對鈦媒體表示，從投資收益角度來看，浸沒式液冷前期投資太高，投資收益不如冷板式液冷。不過，在他看來，如果是新建機房，且機柜功率特別大的情況，更適合部署浸沒式液冷。

從現(xiàn)階段技術(shù)和應用角度出發(fā)，浸沒式液冷對元器件及運維的要求更高，寧暢信息產(chǎn)業(yè)有限公司副總裁兼首席技術(shù)官趙雷對鈦媒體表示，浸沒式液冷需要考慮的因素相較于冷板式液冷更多，“用戶主要需要考慮冷卻液與元器件的兼容性、可靠性，以及后期運維難度等問題，”趙雷如是說，“除此之外，元器件長期浸泡在冷卻液中，對元器件的‘耐久度’也是個不小的考驗?！?/p>

確實，鈦媒體通過調(diào)研包括IDC服務商、液冷技術(shù)供應商，以及部分行業(yè)用戶等在內(nèi)的眾多從業(yè)人員，總結(jié)出：

從短期角度出發(fā)，冷板式液冷比較適合數(shù)據(jù)中心大規(guī)模應用。冷板式液冷相較于浸沒式液冷，因其定制化程度低、產(chǎn)業(yè)鏈較成熟、運維難度低等特點，比較符合當下數(shù)據(jù)中心從傳統(tǒng)風冷向液冷的過渡；

從長期角度出發(fā)，浸沒式液冷更符合數(shù)據(jù)中心長期發(fā)展。浸沒式液冷因其導熱效果更好、余熱更便于回收、支持機柜功率更大等特點，從長遠角度上看，隨著對單機柜功率需求的不斷增加，浸沒式液冷更適合未來數(shù)據(jù)中心的供冷。

IDC服務商、液冷技術(shù)供應商.....多方布局

雖然液冷在數(shù)據(jù)中心中的應用是去年才開始入雨后春筍般不斷涌現(xiàn)的，但“竹根深埋春土中,破土而出春筍蓬”，液冷技術(shù)也正是經(jīng)過多年來產(chǎn)業(yè)上下游的共同努力，才得以在數(shù)據(jù)中心應用落地的。

立足國內(nèi)液冷產(chǎn)業(yè)，目前比較領先的技術(shù)供應商主要有浪潮信息、寧暢、曙光等企業(yè)。這其中，早在2022年初，浪潮信息就提出“All in液冷”的戰(zhàn)略。

據(jù)鈦媒體從浪潮信息了解的最新消息顯示，浪潮信息聯(lián)合英特爾創(chuàng)新研發(fā)的全液冷冷板技術(shù)方案，實現(xiàn)了100%液冷散熱，PUE可降至1.08，并通過去空調(diào)化實現(xiàn)系統(tǒng)極簡，節(jié)省數(shù)據(jù)中心30%以上的空間，進一步實現(xiàn)高密部署，進一步推動數(shù)據(jù)中心高能效、高密度綠色發(fā)展。

另一方面，同樣作為數(shù)據(jù)中心液冷解決方案頭部玩家的寧暢也于2023年底推出了全新的B8000液冷整機柜服務器。據(jù)寧暢公開信息顯示，寧暢B8000液冷整機柜服務器節(jié)點內(nèi)液冷覆蓋率超過90%，PUE可低至1.09，在業(yè)內(nèi)冷板液冷PUE 1.2的平均水平下。

與此同時，在液冷服務器出貨量方面，浪潮、超聚變與寧暢也是國內(nèi)大多數(shù)客戶選擇液冷服務器時的優(yōu)先考慮目標，據(jù)IDC發(fā)布的《中國半年度液冷服務器市場（2023上半年）跟蹤》報告數(shù)據(jù)顯示，2023上半年市場占比前三的廠商分別是浪潮信息、寧暢和超聚變，共占據(jù)了七成左右的市場份額。

值得注意的是，除了液冷服務器與技術(shù)供應商層面出現(xiàn)“神仙打架”局面之外，目前還有諸如云酷智能、英維克、申菱環(huán)境等眾多提供包括接頭、電磁閥、機柜、CDU、manifold等在內(nèi)的液冷基礎設施服務商。

而液冷數(shù)據(jù)中心可觀的發(fā)展前景也吸引了諸如美的、海爾等在內(nèi)的眾多傳統(tǒng)風冷、水冷等數(shù)據(jù)中心暖通解決方案供應商的入局，可以說，當下數(shù)據(jù)中心液冷已呈現(xiàn)出“百舸爭鳴”的現(xiàn)狀。

IDC服務商方面，以IDC頭部玩家世紀互聯(lián)為例，據(jù)世紀互聯(lián)相關(guān)負責人對鈦媒體表示，世紀互聯(lián)太倉基地是目前國內(nèi)最大的冷板式液冷數(shù)據(jù)中心集群。據(jù)了解，太倉基地已交付獨立110kV及220kV變電站，總體規(guī)劃電力容量不低于880MVA，總IT容量可達300MW+，總算力不小于1780PFLOPS。

該項目采用業(yè)內(nèi)首個第三代全新架構(gòu)的風、液組合冷卻技術(shù)解決方案，整體解決方案由多個世紀互聯(lián)自研的冷卻系統(tǒng)有機組成，是同類型數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)應用的重大突破，有效降低了數(shù)據(jù)中心的PUE，處于同地域行業(yè)領先水平，極大提高數(shù)據(jù)中心運營效率，并節(jié)約全生命周期TCO。

除此之外，諸如萬國數(shù)據(jù)、科華數(shù)據(jù)等第三方IDC廠商也都在嘗試液冷在數(shù)據(jù)中心中的應用，也都已經(jīng)有較成熟應用案例落地。

從目前應用情況來看，應用液冷的數(shù)據(jù)中心大多數(shù)采用冷板式液冷與風冷機組混合部署的方式進行建設。這種部署形式主要在機房內(nèi)以機房微模塊的形式呈現(xiàn)，可以實現(xiàn)液冷、風冷以及風液混合的靈活部署?；旌喜渴鸬哪Ｊ娇梢宰畲笙薅鹊乩迷械娘L冷資源，避免在液冷數(shù)據(jù)中心改造過程中造成資源浪費。

顯然，液冷已經(jīng)成為未來數(shù)據(jù)中心綠色化過程中不可或缺的一環(huán)。IDC數(shù)據(jù)顯示，2022年中國液冷服務器市場規(guī)模為10.1億美元，滲透率在10%左右；而到了2027年，中國液冷服務器市場規(guī)模將達到89億美元，2022年-2027年復合增長率為55%。而今年也將會有越來越多的液冷數(shù)據(jù)中心落地。

展望未來，冷板式液冷的“液冷”呈現(xiàn)出離芯片越來越近的趨勢，最理想的狀態(tài)將是芯片級液冷+機柜級液冷的組合形式；浸沒式液冷雖然目前不如冷板式液冷發(fā)展快，但從長遠角度出發(fā)，隨著單機柜功率越來越大，單機柜突破100KW已經(jīng)“近在眼前”，當單機柜超過80KW，達到100KW甚至更大時，浸沒式液冷的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了。

伴隨新的算力供給需求，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)邁入液冷時代。在市場火熱的追逐下，技術(shù)落地的具體挑戰(zhàn)也有望加速解決，比如安全性、硬件成本、運維難度……冷板式液冷是當下數(shù)據(jù)中心有效降低PUE的手段，同時其兼容性更強、定制化程度更低；浸沒式液冷在未來發(fā)展空間更大，市場增長空間也更大。