高功耗算力带动数据中心散热升级 海外液冷从混合方案向全液冷演进趋势显现

问题——功耗与密度上行,传统风冷逼近效率边界。 近年,全球数据中心人工智能训练与推理等负载带动下,对算力供给提出更高要求。高端加速芯片功耗持续攀升,服务器与机柜走向高密度集成,使单位空间热流密度明显增加。业内普遍认为,依赖空气对流的传统风冷在能效、噪声与空间利用等逐渐接近上限,散热系统正从“能用”转向“必须升级”,成为保障算力稳定、控制能耗的重要环节。 原因——硬件路线升级带来散热架构重构。 华源证券研报认为,随着芯片功率与机柜形态变化,液冷架构及其系统价值量将随之调整。研报提到,2025年出货的有关计算托盘预计仍以“液冷为主、风冷为辅”的混合散热为主——液冷占比约85%——风冷约15%;面向更高功率密度的新一代机柜平台,预计在2026年前后有望转向100%液冷。研报同时指出,随着更高功耗产品持续推进,海外市场可能逐步迈入“全液冷时代”,散热材料、冷板结构与冷却液方案也将同步迭代。 影响——从单点部件升级扩展为全链条能力比拼。 研报分析认为,全液冷趋势不只是冷板、管路等硬件替换,还将牵动整机架构、供配电、运维方式以及数据中心建设成本结构的变化。一上,液冷可更高热负载下维持温度稳定,有助于提升算力设备的持续运行能力,并为更紧凑的机柜设计创造条件;另一上,液冷系统涉及冷量分配、泄漏风险控制、材料兼容性与长期可靠性验证等工程能力,对供应链提出更高门槛。随着海外客户对交付周期与稳定性要求提高,具备系统集成与规模化交付能力的厂商有望获得更多机会。 对策——三条技术迭代路径值得重点跟踪。 研报提出,液冷并非单一路线,目前呈多元并行格局,建议重点关注以下方向: 一是微通道冷却。该方案通过在冷板基板附近构建高密度微尺度流道网络,缩短热传导路径并降低热阻。研报认为,微通道的演进方向之一是尽量减少热界面材料使用,甚至探索“无热界面材料”设计,以继续提升散热效率,适配更高热流密度场景。 二是金刚石散热。研报提及,海外已有厂商宣布交付搭载“金刚石冷却”概念的GPU服务器。金刚石材料具有高导热等特性,被视为面向更高功耗平台的潜在选项之一。 三是两相浸没散热。两相浸没利用相变带走热量,理论上具备更高传热效率,被认为有望应对极高热流密度挑战。但研报也提示,该路线对低沸点冷却介质依赖较强,可能面临环保合规与成本压力,后续需关注替代介质与工程化落地进展。 前景——全液冷加速渗透仍需跨越成本、标准与验证门槛。 综合行业趋势看,液冷在高功率算力设备中的占比提升具有较强确定性,但从“趋势”走向“主流”仍取决于多重因素:其一,冷板、CDU(冷却液分配单元)、泵阀与连接件等关键部件的可靠性与一致性;其二,冷却液及材料体系的兼容性验证与供应稳定性;其三,数据中心在建设、改造与运维层面的标准化能力。研报提示,目前多种技术路线仍在并行试验,技术迭代与产业化节奏存在不确定性,需关注技术路线选择、成本曲线变化,以及监管与环保要求对冷却介质的影响。

在全球数字化进程加速的背景下,散热技术革新既是算力提升的重要支撑,也是提升能源效率的关键环节;液冷技术的普及可能重塑数据中心产业格局,为有关企业带来新的增长空间,同时也对技术研发能力与环保合规提出更高要求。