随着大模型、人工智能算力需求爆发，AI服务器芯片功耗、机柜功率密度持续攀升，传统风冷散热已触及物理性能天花板。兼具高散热、低能耗、低成本优势的液冷技术，正在从机房优化方案转变为高密度智算中心的标配选择，也是满足绿色低碳、严控PUE（电能利用效率）政策要求的核心路径。

完整液冷系统分为一次侧（室外侧）与二次侧（室内侧）两大模块。一次侧由冷却塔、循环管网与冷却液构成，负责室外散热降温；二次侧包含CDU（冷却液分配单元）、液冷机柜、IT算力设备及配套循环管路。

液冷系统在一次侧和二次侧之间通过CDU实现液液换热：一次侧冷却塔输入高温冷却液降温，输出低温冷却液传输至CDU→CDU中一次侧低温冷却液与二次侧高温冷却液进行换热→二次侧液冷机柜输入低温冷却液吸热，输出高温冷却液。

来源：东吴证券研究所

行业内液冷路线主要分为两类：一类是非接触式冷板式液冷，技术成熟度最高，适配多数AI机房改造与新建项目；另一类为接触式液冷，包含浸没式、喷淋式，冷却液直接接触发热芯片，散热能力更强，面向超高密度算力集群。

相比风冷，液冷主要有四大好处：

一是更省电，导热路径短、换热效率高，制冷能耗更低；

二是散热效果更好，去离子水、醇基冷却液的导热储热能力远强于空气，能带走更多热量；

三是噪音更低，依靠水泵循环液体散热，可降低风扇转速甚至省去风扇，机房更安静；

四是长期综合成本更低，使用液冷的数据中心PUE能控制在1.2以内，电费大幅节约，有效降低整体全生命周期成本。

以2MW规模机房为例，液冷方案的性能优势直观凸显。散热能力层面，冷板式、浸没式液冷散热上限是风冷的4至9倍；空间利用上，同等功率下液冷机房占地面积远小于风冷机房；运营成本端，液冷冷却设备功耗、年度冷却电费均大幅低于风冷方案，长期运营收益突出。

AI芯片迭代带来的功耗暴涨，是倒逼液冷普及的核心驱动力。芯片每更新一代，功耗呈指数增长：英伟达新一代GPU相较前代功耗提升超六成，谷歌TPU V8t 相对V7功耗增长32.7%。叠加单柜集成芯片数量提升，机柜功率密度持续突破新高。面对高密度的热负荷，传统风冷技术受限于空气的导热效率，已触及物理天花板，无法保障服务器的稳定运行与可靠性，液冷成为数据中心散热的“必选项”

国家层面对数据中心PUE指标的严格管控，进一步加速液冷落地。PUE是总能耗与IT设备能耗比值，数值越接近1，绿色化水平越高。传统风冷机房温控能耗占比高，整体PUE普遍高于1.4；冷板式液冷机房PUE可控制在1.1-1.2区间，浸没式方案PUE甚至低于1.09。在各地算力枢纽、智算中心能效准入标准持续收紧的背景下，依靠风冷很难达标，液冷凭借优异能效，成为机房实现低碳合规、降低用电成本的核心技术方案。

来源：中兴通讯《液冷技术白皮书》，东吴证券研究所

在AI算力高速扩张、双碳政策持续推进的双重背景下，高功率密度机柜将成为行业主流，相信液冷技术的应用渗透率将持续提升，成为下一代数据中心热管理的核心底座。

参考来源:

中兴通讯《液冷技术白皮书》，东吴证券研究所