液冷产业链行业市场前景及投资研究报告：液冷AI基石算力储能

证

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研

究

报

告液冷：AI基石，爆发在即！液冷产业链系列报告之二2024.6.4投资案件

结论•我们认为，AI算力革命的背景下，液冷作为基础环节，必要性、经济性、弹性均已具备，框架与路径明晰，产业链各环节将迅速起量。原因及逻辑••ICT角度：算力网络的产业框架中，液冷不可或缺，且当前场景、路径已明确；经济性角度：“东数西算”背景下，算力与电力匹配是现实刚需，液冷是高效热管理必由之路；同时全周期视角下拆分AIDC的Capex、Opex，我们发现在功率密度迅速提升的情形下，液冷渗透的经济性充分显现！•两个案例：从储能液冷、Vertiv全球热管理领军两个例证的视角，探讨产业链横向延伸可能性、及液冷的系统价值/壁垒。

有别于大众的认识•市场较少从AI和IDC角度推演液冷必要性、经济性。我们从全生命周期视角出发拆分AIDC成本结构，判断液冷渗透已具经济性，关键节点在于当前AIDC的功率密度已跃过液冷经济性的临界点，促使行业爆发的核心在于算力和电力的关系，而非仅液冷本身的制造成本。•市场不理解或低估液冷产业价值/壁垒。我们对照研究储能液冷和全球热管理巨头发展，判断算力液冷的核心竞争壁垒在于AI芯片/终端大厂的服务能力、制造交付与成本控制、产品力与定制化，液冷产业链条中的冷、热环节与ICT理解紧密耦合，中国制造业优势是本土液冷各环节核心竞争力。

相关标的英维克、飞荣达、强瑞技术、银轮股份、中航光电、同飞股份、鸿日达、冰山冷热、中金环境、川环科技、润泽科技等风险提示••1）数据中心液冷正处于产业演进的中前期，技术方案和供应商格局尚存在不确定性，现有产业链分工和竞争可能会发生较大变化；•2）历史上风液冷方案交替演进，若本土芯片技术、算力集群、甚至AI模型算法等出现较大变化，可能会影响液冷渗透率的提升速度。证券研究报告2主要内容1.

液冷：技术奇点，算力同行2.

需求：成本测算，爆发在即3.

例证：冷热耦合，系统壁垒4.

产业框架与相关标的31.1

历史上，散热与算力同步演进

芯片技术的演进是散热需求的最核心驱动。从技术角度看，散热技术大致经历了风冷到液冷再到风冷的阶段，当前进一步向液冷演进，驱动力在于半导体技术变化和功率密度提升。散热技术演化的背后，是芯片技术的不断迭代••阶段一：双极型晶体管主导，第一轮风冷到液冷的演进。上世纪80年代前芯片发热量增长较平缓，风冷可以满足绝大多数场景的散热需求；•••此后发热量指数级增长，液冷发展深入到芯片级。阶段二：CMOS技术迭代下风冷重回主流。90年代后仙童实验室CMOS流行，芯片功耗与发热量下跌，散热技术重新回到了风冷阶段液冷技术被搁置。••阶段三：当前的算力与AIDC异构、HPC、AI等需求，散热需求复杂化，液冷重回舞台。资料：液冷革命，申万宏源研究证券研究报告41.2

算力网络的产业框架，液冷不可或缺

随着半导体制程接近物理极限，先进封装是延续摩尔定律的重要路径。•除通过制程工艺缩小器件尺寸、研发新材料和电路结构来提升单位面积的晶体管数量外，改变封装方式提升集成电路容纳性是重要方向。

多芯片的2.5D、3D封装等在提升系统性能同时，架构堆叠+系统功率与热源密度提升的背景下，高效的散热方案是刚需。AMD3DChiplet提升集成度和性能台积电3DFabric路线图，芯片热源密度提升资料：AMD，申万宏源研究资料：台积电

Hotchips会议资料，申万宏源研究证券研究报告51.2

算力网络的产业框架，液冷不可或缺

AI训推重构算网架构，大模型参数量的增速显著大于GPU内存增速，与英伟达的方案演进均表明：高集成度+大内存+多GPU的系统更适配大模型训推。因此，为应对AIDC机柜的芯片密度显著提升，传统散热向高效液冷演进是必然。左侧英伟达H100集群热负载在350kW以上，而右侧1个GB200NVL72机柜功率就可达120kWGB200

NVL72的单机柜功率

~120kW，如此高的功率密度，液冷几乎是必选。DGXH100的ScalableUnit功耗为358kW，算力密度是彼时最高，而传统风冷的散热能力已达瓶颈；若仅以降低机柜密度的方式加强风冷效率（下图），又显著增加占地、通信成本资料：Nvidia，申万宏源研究证券研究报告61.3

液冷应用的场景、技术均已成熟，路径明确

芯片层面，芯片的典型功耗超过300W时，需要使用液冷才能保证算力性能释放；

整机层面，AI服务器单柜功率10kW级增至数十kW以上，密度激增迫切需要液冷渗透；

机房层面，IDC

PUE从1.5以上降至1.2只能选择液冷（测算见第二部分）。机柜功率密度达到数十kW时，风冷系统会失去有效性，此时可采用液冷方法资料：Vertiv，申万宏源研究证券研究报告71.3

液冷应用的场景、技术均已成熟，路径明确

国内主流液冷方案，包括冷板式、浸没式、喷淋式三大类，冷板式较多应用。冷板式相变浸没单相浸没喷淋式示意图冷板贴近热源（xPU），利用冷板中的冷却液带走热量服务器完全浸没在冷却液中，冷却液蒸发冷凝相变带走热量服务器完全浸没在冷却液中，冷却液循环流动带走热量冷却液从服务器顶部喷淋，对流换热降温原理特点生态硬件系统改造小，维护简单；（单相+相变）接头、密封件多，可靠性要求高散热能力强、功率密度高，

散热能力强、功率密度高，静音；

静音；服务器刀片式，专用机柜，

清理拆装难，较少运维经管理控制复杂静音，节省液体；运维复杂，排液补液复杂，密封结构验IT、冷媒、管路、供配电等不统一；服务器多与机柜深度耦合定制化，光模块兼容待验定制化，光模块兼容待验证证较少冷媒国产化资料：电信运营商液冷技术白皮书，申万宏源研究Atlas900A2

PoD为例，机房采用二次换热Intel与浪潮信息等设计的全液冷服务器节点资料：技术文档，申万宏源研究资料：Intel全液冷冷板系统参考设计及验证白皮书，申万宏源研究证券研究报告8主要内容1.

液冷：技术奇点，算力同行2.

需求：成本测算，爆发在即3.

例证：冷热耦合，系统演进4.

产业框架与相关标的92.1

液冷渗透符合我国算力与能源的国情

中美对比，“算力的尽头是电力”。

过去我们研究“东数西算”，IDC/AIDC作为高耗能行业，算力与电力匹配是现实需求。••本轮AI浪潮前的数据，全球数据中心的耗电量占社会耗电总量比例已达2%（据Omdia，2020）；据中国能源报，2022年，我国IDC耗电量达2700亿千瓦时，占全社会用电量约3%；预计到2025年，全国IDC用电量占全社会用电量的比重将提升至5%，2030年全国IDC耗电量将接近4000亿千瓦时。

PUE是评价IDC项目经济性、能耗指标审批的重要标准之一。“东数西算”对数据中心PUE水平的要求高于当前水平（全国项目普遍要求PUE在1.2左右），能耗达标的核心环节是温控节能设备。IDC总能耗IT设备能耗•PUE

=IT设备能耗

=

单机柜额定用电量×机柜上电数量×24小时×全年天数×负荷率

“东数西算”意味着我国整体算力水平大幅提升，与之配套的温控散热节能设备需求将同步提升。证券研究报告102.2

成本测算，全周期视角下液冷经济性已显著！

AIDC投资具有典型长周期特征，项目收益率是影响热管理方案选择的核心因素。

拆分AIDC成本结构，我们判断液冷渗透已具经济性，原因在于功率密度而非仅液冷成本。•Capex视角：土建（空间成本）、配电（电力容量）、热管理设备成本（风冷or液冷）占初始投资绝大部分（不考虑ICT设备，成本占比＞50%）。••Opex视角：电费与折旧则是日常经营的主要成本项（成本占比可达80%+）。因此衡量液冷经济性的核心因素在于：PUE优化后的电费节省、密度提升，能否超越设备初始投资的增项。空间、供电、制冷是IDC初始投资的“三大件”润泽科技为例，成本端电力+折旧占比超80%2020年度金额

占比2019年度金额

占比2018年度金额

占比项目（万元、%）土建与配套,电力设备,15%电费38,535.2415,104.5259.02

28,881.3023.13

12,876.2656.51

22,045.04

55.9225.2

10,428.50

26.4531%机柜,

4%固定资产

折旧IP设备与带宽,5%信息技术

服务费职工薪酬水费6,178.922,836.78887.319.46

5,033.904.34

1,959.679.85

3,733.54

9.473.83

1,275.99

3.24运维及服务器,17%1.361.141.54622.95871.01859.21.221.7336.5

0.85884.26

2.24721.74

1.83材料费744.52消防及监控,制冷系统,

9%19%其他1,004.001.68合计65,291.29100

51,104.29100

39,425.57100资料：全国数据中心应用发展指引，申万宏源研究证券研究报告资料：润泽科技公告（20220420），申万宏源研究112.2

成本测算，全周期视角下液冷经济性已显著！

液冷经济性的逻辑框架：核心：降低PUEor

核心：降低PUE固定IT需求下减少电源和土建投资增加液冷设备投资增加液冷设备投资固定电力容量下增加IT负载比例CAPEX增CAPEX减CAPEX增不变：电源折旧总电费支出减少：电源土建折旧总电费支出增加：液冷设备折旧增加：机柜/服增加：液冷设备折旧减少：土建和维护？务器数OPEX增OPEX减OPEX增AIDC收入

增OPEX不变/减固定IT需求下：固定电力容量下：总的电力投入不变，液冷投资增加；但由于

优化，

负载的比例得以提升，尽管增加了液冷设备的投资与折旧；但占Capex、Opex比例更高的土建、电源均优化。PUE入增加；ITAIDC收预计整体经济性提升。同时由于

密度可提升，土建Capex和Opex可适度IT节省，冷却效率提升也可延长IT设备寿命。预计整体经济性提升。资料：申万宏源研究证券研究报告122.2

成本测算，全周期视角下液冷经济性已显著！

参考过去传统IDC的建设成本结构，土建、配电、空调是影响项目经济性的核心因素：光环新网历史披露项目宝信软件历史披露项目数据港历史披露项目代表公司项目昆山项目占比房山一期占比宝之云四期占比宝山数据中心（表格中数字为约数，保留前几位有效数字，方便计算）土地/建筑物获得成本（万元，股权收1297114000无无购等）总投资额（万元，固定资产投资+流动资金）248000100%114780100%243389100%34250100%土建配电4800010600041000180003300019%43%17%7%380004100015000540033%36%13%5%45837891193691317985-366551156323807219%37%15%7%293415112780210008368252627311369%44%23%3%2%2%空调（包括暖通等）弱电、消防、给排水机房配套（网络等）机柜13%1428012%-15%5%其他8%91%固定资产投资合计24600020001136801100流动资金合计1%1%53172%31149%单机柜投资额（万元）设计机柜数（个）17.571400018.95600026.45900023.461327土建仅包括楼体建筑改造、装修等，不包括土地与建筑物的取

宝之云四期采用高功率机柜、定得费用。制化程度高，投资额相比正常情况高。昆山项目为现有厂房，房山项目有一定比例新建。公司房屋系租赁，故土建成本相对低。备注机柜建设成本主要包括两部分，土地+建筑物成本和机电设备成

除转债募集资金外，此后还追加本。土地方面，北京的工业用地40万/亩，基本维持不变，摊到

投资。单机柜的成本约为2万/柜。机电设备方面，单机柜成本为10-12

不包括工程建设各项咨询管理费万/柜，取决于机房的等级和客户对供电的冗余备份要求。用。资料：上述上市公司历史公告，申万宏源研究证券研究报告132.2

成本测算，全周期视角下液冷经济性已显著！假设：IT需求固定的情形（简化）

由于IDC的实际建设假设复杂，我们考虑IT需求固定的情形并简化假设，液冷的经济性测算：机柜功率kW40风冷方案液冷方案备注PUE机柜数IT负载1.550002000001.2

假设液冷可优化PUE

0.35000

假设IT需求固定200000个kW

（价格条件仅为粗略假设，参考依据为部分公司公开披露的传统IDC成本结构，见上页）电力总负荷电力总投资kW万元300000450000240000360000

假设单kW配电投资1.5万元单机柜占地面积总面积土建总投资m^2m^2万元315000300002假设风冷需降低机柜密度以满足散热1000020000

假设每m^2土建投资2万元

据右图测算，我们认为：假设价格（实际液冷的应用，也有风/液比，并非全液冷价值量）热管理设备单价元/kW30009000

随着机柜功率密度的增加，

热管理设备投资电力设备Capex和每年电万元60000180000综上液冷的初始投资增加

万元20000费Opex在IDC商业模型中的影响力显著提升，全周期视角下液冷渗透的经济性已充分显现！考虑冷板价值量包含在服务器中，而CDU、冷源等价值量包含在IDC机电中，取平均折旧期不考虑冷却效率提升的情形下IT设备寿命延长折旧周期年6每年，折旧增加万元3333假设电费0.5元/kWh，年90%平均负载每年，电费支出万元11826094608每年，液冷的电费节省

万元资料

：申万宏源研究-23652证券研究报告14主要内容1.

液冷：技术奇点，算力同行2.

需求：成本测算，爆发在即3.

例证：冷热耦合，系统演进4.

产业框架与相关标的153.1

例一：参考储能液冷历程，产业链延伸可能

与AI算力体系类似，储能系统的高效稳定运行也对工况的温度、湿度有较高要求，温度直接影响电池容量和工作效率衰减，且和热失控事故直接相关。

目前主流的储能温控技术有风冷、液冷、热管冷却、相变冷却，其中风、液冷是产业主流。•据中国储能网，储能系统中电池成本占比约55%，PCS占比约20%，BMS和EMS合计占比约11%，热管理成本根据所选温控技术方案的不同，成本在2-4%之间。•随新能源电站、离网储能等大容量、高密度的储能电站建设，以及大型能源集团、大型系统集成商的带动，储能液冷的渗透率正持续提升。储能风冷、液冷的系统架构与IDC相似储能液冷主要部件冷板快速接头循环管路液冷机组资料：TLS

Energy，申万宏源研究证券研究报告资料：艾邦储能网，申万宏源研究163.1

例一：参考储能液冷历程，产业链延伸可能

国内储能温控由IDC精密温控、工业温控、新能源车温控等领域拓展而来，表明延伸可能。公司类型公司名称公司优势储能温控产品业务情况储能领域主要客户包括宁德时代、比亚迪、南都电源、科陆电子、平高集团、阳光电源、海博思创以及国外主流集成/电池厂商。公司主要从事精密温控节能设备业务，拥有机房温控节能产品、机柜温控节能产品、客车空调、轨道交通列车空调及服务四大产品线。风冷：MC系列最早进入电化学储能温控领域的厂商，也是众多国内储能系统提供商的主力温控产品供应商英维克液冷：EMW系列数据中心温控厂商储能领域主要客户包括国家电网等。公司主营业务围绕专用性空调为代表的空气环境调节设备，涉及的细分领域包括通信、信息技术、电力、化工、交通、能源、军工及航天等。螺杆式风冷机组螺旋式风冷机组利用数据中心温控技术与储能温控技术的相似性，切入储能温控市场申菱环境同飞股份储能领域拓展客户包括阳光电源、科陆电子、天合储能等。公司主营业务为工业制冷设备，现已形成了液体恒温设备、电气箱恒温装置、纯水冷却单元和特种换热器四大品类产品。工业温控技术是电化学储能系统中热管理的核心技术，公司温控技术积累深厚，已经成功开辟多家客户液冷：MCWI系列风冷：ICA系列工业制冷厂商2021年成立控股子公司埃泰斯公司进入储能电池温控领城宁德时代供货、储能液冷系统批量投产。公司是国内较早进入汽车热管理零部件及系统市场的厂商。奥特佳水冷产品车用热管理厂商公司是国内汽车热管理相关产品的领导企业之一，利用汽车温控与储能温控的共性，开拓储能温控市场储能领域已进入宁德时代、远景能源等供应商体系。公司主要业务为车辆热管理系统，为车辆空调行业龙头。风冷：JLE系列液冷：JLF系列松芝股份资料：中国储能网，各公司公告，申万宏源研究证券研究报告173.1

例一：参考储能液冷历程，产业链延伸可能

从储能液冷历程，猜测算力液冷的核心竞争壁垒：

1）优质客户资源，获得供应商认证打开市场。•••先通过储能客户认证、获得优质客户资源，有合格的产品量产能力进而打开市场。储能温控产业链下游集中度较高、话语权和议价能力强，一旦供应资格形成后粘性强，先发优势较为重要。算力液冷启示：核心AI芯片、终端大厂的认证/服务能力应是壁垒之一。

2）交付能力/成本控制/规模效应。••风、液冷系统在储能领域大规模应用，需求迅速放量，产品交付能力以及成本控制能力是核心。算力液冷启示：通过制造、成本控制能力，降低ICT、IDC环节的投资成本，成本端优势稳定格局。

3）产品实际性能，及定制化能力。•随着储能容量变大，产品定制化需求较强，客户对液冷系统的流道数量、流量、流速等定制化设计要求高，客户更多选择具备联合设计能力的厂商。•算力液冷启示：零部件环节标品，重性能，实际产品力差异巨大，横向拓展可能性大；系统环节非标品，需要不仅理解热管理技术，更具备ICT、IDC

knowhow，是长期竞争力体现。证券研究报告183.2

例二：Vertiv，系统级能力取胜

Vertiv（维谛）是全球市场核心的电力、热管理、IT和边缘计算设施、方案和服务商，客户覆盖阿里巴巴、阿尔斯通、AT&T、中国移动、Equinix、爱立信、信实工业、西门子、腾讯等运营商、CSP、IDC、工业大厂。电源管理热管理IT和边缘设施方案PDU机柜、模块化机房等KVM、IT管理、运维软件等服务UPS、直流电源、配电工业交流/直流系统电源监控、变频器等房间级精密空调列间级精密空调高热密度解决方案（液冷等）原厂服务工程服务创新服务备件管理……各细分均市场Vertiv,16%Vertiv,11%Vertiv,12%Vertiv,32%Schneider,11%Schneider,Schneider,24%Others,47%8%Others,51%Eaton,5%份Others,72%Others,69%Eaton,7%Stulz,16%额领先LegranEaton,

d,7%7%Schneider,5%资料：Vertiv公告（数据为2018年），申万宏源研究••Vertiv前身Liebert早期从事计算机精密空调业务（1965年），此后艾默生整合，热管理业务持续拓展。直接优势体现在历史与先发、基于热管理核心技术的平台化和多元化、长期客户关系等方面。证券研究报告193.2

例二：Vertiv，系统级能力取胜

Vertiv产品覆盖机房环境全流程，核心是端到端的系统级能力。•••从Vertiv角度，理解液冷的系统优势：IDC风/液冷是大型、紧耦合、精密系统，

终端用户考虑效率最大化、IT系统安全、非标等，定制化需求大；从机房级起步，到机柜级、板卡级向下渗透，实际和芯片/服务器商处同一产业环节，把握定价权。资料：Vertiv公告，申万宏源研究证券研究报告203.2

例二：Vertiv，系统级能力取胜

液冷核心是将冷源、热源紧密耦合，因此系统级能力重要。

传统风冷：更多着眼于“散热”，冷、热源在场景、供应商等维度均割裂。因此热源侧的核心产品（VC、3D

VC、热管等），冷源侧的核心产品（传统空调、蒸发冷等），供应商差异巨大。

液冷：是“链条式”系统，价值在于拉近冷、热源距离，热量传导连贯，需同时具备冷、热处理的技术能力，并了解ICT架构。同时风、液混合方案也需要综合能力。•例如Vertiv并非单纯热管理厂商，其IT管理、电源管理、软件服务等均有不错份额，方案能力与英伟达等领先科技大厂同步。（热管理“链条”，芯片

–

服务器

–

列间集热

–

机房

–

排热

–

控制管理）传统散热、风冷产业链条液冷产业链条，冷、热环节紧密耦合热源侧热管VC/3D

VC风扇冷源侧机房空调背板空调冷却塔蒸发冷模块证券研究报告资料：英维克等，申万宏源研究21主要内容1.

液冷：技术奇点，算力同行2.

需求：成本测算，爆发在即3.

例证：冷热耦合，系统演进4.

产业框架与相关标的224.1

产业框架与相关标的

我们认为，AI拉动的算力革命背景下，液冷作为能源基石，产业链将迅速放量。••ICT角度：算力网络的产业框架中，液冷不可或缺，且当前场景、路径已明确；经济性角度：“东数西算”背景下，算力与电力匹配是现实刚需，液冷是高效热管理必由之路；同时全周期视角下拆分AIDC的Capex、Opex，我们发现在功率密度迅速提升的情形下，液冷渗透的经济性充分显现！•两个案例：从储能液冷、Vertiv全球热管理领军的例证视角，探讨产业链横向延伸可能性、及液冷的系统价值/壁垒。数据中心液冷的价值量估计，弹性巨大！同时梳理代表上市公司供应商场景设备环节估计的价值量占比

测算的每kW价值量（元）

代表上市公司供应商服务器二次冷板60%5400英维克、飞荣达、银轮股份等CDU5%5%450Vertiv、英维克、强瑞技术等450Vertiv等液冷机柜Manifold、内外管路等快速接头3%270川环科技等1%90中航光电、英维克、Vertiv等9