AI時(shí)代的熱管理革命:從液冷系統(tǒng)看冷卻液的發(fā)展趨勢-_第1頁
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文檔簡介

1產(chǎn)業(yè)深度產(chǎn)業(yè)深度摘要:排,將液冷從“可選配置”推向“合規(guī)必選”。冷板式與浸沒式兩大技術(shù)路線的競爭與互補(bǔ)正主導(dǎo)著液冷行業(yè)發(fā)展的方進(jìn)趨勢將直接帶動冷卻液品類從水基向含氟工質(zhì)等高附加值方向延伸。系統(tǒng)”的四維路徑演進(jìn),體現(xiàn)為技術(shù)路線場景化、材料體系多元化融合材料科學(xué)、熱力學(xué)與智能控制技術(shù)的綜合熱管理解決方案。供應(yīng)鏈與成本風(fēng)險(xiǎn),環(huán)保政策與法規(guī)風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)研究中心往期回顧通航動力產(chǎn)業(yè)深度:國產(chǎn)替代,道阻且長——低空經(jīng)濟(jì)系列(九)2026.01.19【深度】2026年A股并購市場投資展望2026.01.08加速與應(yīng)用——2025年全球人工智能技術(shù)、政策、產(chǎn)業(yè)與投融資趨勢全景洞察報(bào)告2026.01.08“矛與盾”的對抗統(tǒng)一,反無人機(jī)行業(yè)快速發(fā)展2026.01.072026自動駕駛元年八大展望2025.12.28產(chǎn)業(yè)深度2 4 4 5 62.液冷系統(tǒng)的分類及技術(shù)特點(diǎn) 7 7 72.1.2.冷板式液冷的優(yōu)勢 82.1.3.冷板式液冷的劣勢 92.1.4.冷板式液冷系統(tǒng)的革新:兩相式冷板及微通道冷板 92.2.浸沒式液冷(Immersion 10 102.2.2.浸沒式液冷的優(yōu)勢 2.2.3.浸沒式液冷的劣勢 2.3.噴淋式液冷(SprayCool 12 122.3.2.噴淋式液冷的優(yōu)勢 122.3.3.噴淋式液冷的劣勢 133.冷卻液的性能需適配相應(yīng)的液冷系統(tǒng) 133.1.水基冷卻液:適配冷板式液冷系統(tǒng) 133.1.1.冷板式液冷系統(tǒng)對冷卻液的性能要求 133.1.2.冷板式液冷系統(tǒng)以水基冷卻液為主導(dǎo) 143.2.油基冷卻液:適配單相浸沒式冷卻系統(tǒng) 143.2.1.單相浸沒式液冷對冷卻液的核心性能要求 143.2.2.油基冷卻液的種類和特點(diǎn) 14 153.3.1.雙相式式液冷系統(tǒng)對冷卻液的性能要求 16 163.3.2.1.氫氟醚(HFE) 17 3.3.2.3.全氟烯烴(PFOA)及氫氟烯烴(HFO) 17 183 18 184.未來冷卻液的發(fā)展趨勢:面向高密度算力與可持續(xù)發(fā)展的演進(jìn)之路 194.1.技術(shù)路線趨勢:從并行發(fā)展到場景分層,浸沒式引領(lǐng)終極散熱 194.2.冷卻液材料趨勢:性能、成本與環(huán)保的“不可能三角”尋求突破 204.3.系統(tǒng)生態(tài)趨勢:從單一產(chǎn)品到全棧服務(wù),智能化 205.風(fēng)險(xiǎn)提示 225.1.技術(shù)迭代與路線競爭風(fēng)險(xiǎn) 225.2.市場需求波動與技術(shù)滲透不及預(yù)期 225.3.供應(yīng)鏈與成本風(fēng)險(xiǎn) 225.4.環(huán)保政策與法規(guī)風(fēng)險(xiǎn) 2241.液冷技術(shù)興起的背景:算力躍遷下的熱過去十年間,信息技術(shù)經(jīng)歷了翻天覆地的變化。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、元宇宙等新興應(yīng)用層出不窮,推動全球數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長。據(jù)ID2024到2028五年間生成的數(shù)據(jù)量將至少是過去10年生成的數(shù)據(jù)總量的2.2倍,數(shù)據(jù)來源:IDC數(shù)據(jù)來源:科智咨詢,國泰海通證券研究然而,隨著摩爾定律逐漸放緩,芯片制造商轉(zhuǎn)而通過提升晶體管密度、增5在這種高功率密度環(huán)境下,傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱方式已接近物理極限??諝獾谋葻崛莺蛯?dǎo)熱系數(shù)均較低,且受氣流組織不均、局部渦流、灰塵積聚等因素影響,難以實(shí)任務(wù)的穩(wěn)定性與連續(xù)性。人工智能尤其是大模型訓(xùn)練已成為液冷技術(shù)最核心的應(yīng)用場景。訓(xùn)練一個(gè)千億參數(shù)級別的語言模型機(jī)柜功率已達(dá)25-50kW,部分峰值會更高,遠(yuǎn)超傳統(tǒng)風(fēng)冷的承載能力(一般不超圖3:按機(jī)架密度劃分的適用冷卻技術(shù)高效執(zhí)行。例如,在雙相浸沒式液冷系統(tǒng)中,冷卻液在芯片表面沸騰吸熱,相變算平臺,對散熱系統(tǒng)提出嚴(yán)苛要求。液冷不僅能滿足其高熱通量需求,還能減少除了散熱瓶頸外,能源效率問題也成為制約數(shù)據(jù)中心發(fā)展的等輔助設(shè)施。面對日益嚴(yán)峻的碳排放壓力,各國政府紛紛出臺政策推動數(shù)據(jù)中心6歐盟(基于指南2025)中國(基于2024-2025年政策與實(shí)踐)核心差距2025年平均PUE不大于1.5,樞紐節(jié)點(diǎn)低液冷技術(shù)憑借卓越的熱傳導(dǎo)性能,可大幅降低制冷能耗。液冷技術(shù)憑傳導(dǎo)性能,可大幅降低制冷能耗。據(jù)行業(yè)實(shí)踐數(shù)據(jù),采用液冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心,房或工業(yè)現(xiàn)場,空間極為有限,無法容納傳統(tǒng)風(fēng)冷所需的龐大通風(fēng)結(jié)構(gòu)和冗余散浸沒式液冷允許服務(wù)器垂直堆疊,同時(shí)也無需復(fù)雜的冷熱通道隔離設(shè)計(jì),簡化了機(jī)房布局,提高了空間利用率。這對于土地資源緊張的大都市或需要快速部署的臨時(shí)計(jì)算節(jié)點(diǎn)而言具有重要意義。此外,液冷系統(tǒng)支持模塊化部署,便于快速安裝與擴(kuò)展。一些廠商已推出“即插即用”型液冷機(jī)柜,可在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成上線,滿綜上所述,液冷技術(shù)的興起并非偶然,而是算力躍遷、能效約束與空間優(yōu)化趨勢共同作用的結(jié)果。它不僅是應(yīng)對當(dāng)前熱管理挑戰(zhàn)的技術(shù)選擇,更是構(gòu)建未來72.液冷系統(tǒng)的分類及技術(shù)特點(diǎn)圖4:2023-2026年液冷散熱技術(shù)于AI數(shù)據(jù)來源:集邦咨詢,國泰海通證券研究根據(jù)對服務(wù)器的散熱方式的不同,液冷技術(shù)按可分為冷板式、浸沒式和噴淋式三目前冷板式以80%的市場占比坐穩(wěn)商業(yè)化落地的主流位置,浸沒式則憑借極致的冷板式液冷因其良好的兼容性、較高的可靠性與適中的部署成本,成為當(dāng)前應(yīng)用最廣泛、商業(yè)化程度最高的液冷技術(shù)。冷板式液冷是一種間接接觸式液8圖5:冷板式液冷系統(tǒng)原理圖后的高溫液體返回CDU,在換熱器中將熱量排出4)冷卻后的液冷板,形成閉環(huán)散熱。由于冷卻液不直接接觸電子元器件,僅通過金屬冷板進(jìn)行2.1.2.冷板式液冷的優(yōu)勢商如浪潮等均已推出支持冷板式液冷的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)型,便于數(shù)據(jù)中心在不停機(jī)的情不僅提升了數(shù)據(jù)中心工作人員的舒適度,也更適合部署在城市中心或辦公樓宇內(nèi)險(xiǎn)。即使發(fā)生輕微泄漏,也可通過密封設(shè)計(jì)和傳感器及時(shí)報(bào)警,不會造成設(shè)備損92.1.3.冷板式液冷的劣勢電源模塊、主板供電電路等次級熱源無法有效冷卻。這些區(qū)域仍需依賴少量風(fēng)扇乙二醇溶液雖防凍但有毒性,存在環(huán)保隱患;部分專用冷卻液價(jià)格昂貴。此是在老舊數(shù)據(jù)中心改造時(shí),如何合理布置主干管路、避免與其他設(shè)施沖突,是一2.1.4.冷板式液冷系統(tǒng)的革新:兩相式冷板及微通道冷板單相冷板的散熱上限被突破,但為了適配高功率平臺的散熱需求,業(yè)界也在單相數(shù)據(jù)來源:艾邦筆電論壇利用相變潛熱顯著提升單通道的換熱能力,解熱效率明顯優(yōu)于單相冷于單柜兩百至三百千瓦的場景,但目前定性為過渡方案,在更遠(yuǎn)期的未來應(yīng)用于功率越來越高的平臺來說仍存在較大的局限性。微通道蓋板通過在冷板基板表2:微通道與兩相冷板的技術(shù)對比維度微通道單相冷板兩相冷板中等(ΔT≈5-10°C)極高(ΔT<2°C)中TRL7-8(示范應(yīng)用階段)傳統(tǒng)風(fēng)冷與冷板式液冷逐漸逼近散熱極限,亟需更高效的熱管理方案。浸沒式液冷作為目前散熱效率最高的冷卻技術(shù)之一,正加速從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化應(yīng)用,成為高密度計(jì)算場景下的關(guān)鍵支撐。浸沒式液冷是一種直接心是將服務(wù)器或關(guān)鍵計(jì)算模塊完全浸入非導(dǎo)電、不燃或難燃的冷卻液中,利用液在典型的浸沒式液冷系統(tǒng)中,服務(wù)器被垂直或水平放置于密封的液內(nèi),整個(gè)主板、CPU、GPU、內(nèi)存等組件均被冷卻液覆蓋。冷卻液吸收設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的熱量后,通過自然對流或外部泵送循環(huán)至外部換熱器,完成熱量釋放后再圖7:單相浸沒液冷系統(tǒng)原理圖根據(jù)冷卻液是否發(fā)生相變,浸沒式液冷可分為單相浸沒式液冷(Single-Phase單相浸沒式液冷是指冷卻液在整個(gè)循環(huán)過程中始終保持液態(tài),依靠液體流動帶走熱量;常用的冷卻液包括礦物油、合成碳?xì)浠衔锖凸栌偷?;該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單,運(yùn)行穩(wěn)定,適用于大多數(shù)高密度部署場景。雙相浸沒式液冷是指冷卻液在受冷凝區(qū),在冷板作用下重新液化并回流至槽底;這一過程無需泵送即可實(shí)現(xiàn)自發(fā)循環(huán),能效極高;典型代表為沸點(diǎn)適中的3MN備良好的電絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性,即使長時(shí)間浸泡也不會導(dǎo)致電路短路或腐圖8:雙相浸沒液冷系統(tǒng)原理圖2.2.2.浸沒式液冷的優(yōu)勢(4)靜音運(yùn)行,改善運(yùn)維環(huán)境。系統(tǒng)無高速風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn),噪貝以下,近乎無聲,特別適合部署在辦公區(qū)、科研機(jī)構(gòu)或城市邊緣節(jié)點(diǎn),解決了(6)余熱回收潛力大。高溫冷卻液可用于建筑供暖、溫室農(nóng)業(yè)或工業(yè)預(yù)熱,實(shí)障響應(yīng)速度;若發(fā)生硬件更換,需確保新部件兼容冷卻液環(huán)境;對運(yùn)維人員專業(yè)但落地進(jìn)度緩慢;產(chǎn)業(yè)鏈分散,從冷卻液到機(jī)柜再到監(jiān)控系統(tǒng),尚未形成完整協(xié)表3:冷板式與浸沒式液冷技術(shù)對比對比維度冷板式液冷浸沒式液冷高,單機(jī)柜成本為冷板式2-3倍超算中心、AI訓(xùn)練集群、量子計(jì)算數(shù)據(jù)來源:華為云,國泰海通證券研究噴淋式液冷是一項(xiàng)具有前瞻性的熱管理技術(shù),通過精準(zhǔn)控制冷卻液噴灑過程,實(shí)現(xiàn)對高熱流密度芯片的定向降溫,憑借其高散熱密度、低液耗和良好可維護(hù)性,在特定高熱流場景中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢,但目前應(yīng)用場景較少,主要在航天電子、軍工雷達(dá)、高功率激光器等對散熱密度和可靠性要求極高的特種領(lǐng)域試用。或功率模塊)表面安裝微型噴嘴陣列,將絕緣冷卻液以霧化或細(xì)流形式直接噴射至芯片表面,利用液體蒸發(fā)吸熱或顯熱交換帶走熱量。根據(jù)工作模式不同,噴淋圖9:噴淋式液冷系統(tǒng)原理圖2.3.2.噴淋式液冷的優(yōu)勢2.3.3.噴淋式液冷的劣勢而引發(fā)短路或腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。因此對系統(tǒng)密封性、材料兼容性和長期運(yùn)行穩(wěn)定性要求檢測與更換,增加運(yùn)維負(fù)擔(dān)。此外,部分環(huán)保型冷卻液仍存在全球變暖潛能值3.冷卻液的性能需適配相應(yīng)的液冷系統(tǒng)液冷系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)封閉循環(huán)的熱管理系統(tǒng),其運(yùn)行依賴于冷卻液作為傳熱介質(zhì)。冷卻液不僅承擔(dān)熱量傳遞功能,還需具備電絕緣性、材料兼容性、化學(xué)穩(wěn)定性、環(huán)保性等多重屬性。然而,不同類型的液冷系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理和應(yīng)用場景上存在顯著差異,對冷卻液的物理化學(xué)性能提出了差異化要求。因此,冷冷卻液的選擇直接影響整個(gè)液冷系統(tǒng)的安全性、壽命與運(yùn)維成本,是液冷產(chǎn)業(yè)鏈中價(jià)值密度最高的環(huán)節(jié)之一。3.1.1.冷板式液冷系統(tǒng)對冷卻液的性能要求液體能吸收更多熱量,提升散熱效率2)高導(dǎo)熱系數(shù):加快熱量從芯片至冷板至冷卻液的傳導(dǎo)速度3)低粘度:降低流動阻力,減少循環(huán)泵能耗4)良好冷板式液冷系統(tǒng)以水基溶液為主導(dǎo),其中去離子水+緩蝕劑/防凍劑的復(fù)合配方憑借高性價(jià)比、良好散熱能力和成熟工藝占據(jù)絕對優(yōu)勢。去離子水是最基礎(chǔ)也是最環(huán)保無毒等優(yōu)點(diǎn),但由于具有一定導(dǎo)電性可能泄露導(dǎo)致短路,易滋生微生物、產(chǎn)生生物膜堵塞通道,長期運(yùn)行易結(jié)垢影響換熱效率,寒冷地區(qū)需添加防凍長期高溫下可能氧化生成酸性物質(zhì),需定期更換;泄漏后清理較困難,且乙二醇市場呈現(xiàn)出高度開放、參與者眾多、無明顯壟斷的競爭格局,大部分集成商或終端用戶采購去離子水及添加劑自配自用,也存在第三方水基冷卻液廠3.2.1.單相浸沒式液冷對冷卻液的核心性能要求在單相浸沒式液冷系統(tǒng)中,由于冷卻液直接接觸所有電子元件,必須滿足一系列嚴(yán)格的技術(shù)指標(biāo),才能確保系統(tǒng)長期安全可靠運(yùn)行。以下是單相浸沒式液冷系統(tǒng)合理,適合長期采購;供應(yīng)鏈穩(wěn)定,避免“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn);易于回收再生,降低油基冷卻液泛指以有機(jī)碳?xì)浠衔餅榛A(chǔ)成分的非水性、非氟化類冷卻介質(zhì),廣更小,但在絕緣性和不可燃性方面存在一定局限。油基冷卻液的核心于高絕緣性保障設(shè)備安全及卓越的熱穩(wěn)定性與長期可靠性。根據(jù)基礎(chǔ)油來源和技術(shù)路徑的不同,油基冷卻液主要可分為礦物油型、硅油型、合成碳?xì)溆停ㄌ胤N烴礦物油是從石油中提煉出的碳?xì)浠衔?,由于成本低廉,早期廣泛應(yīng)用于變壓器油和工業(yè)潤滑領(lǐng)域。部分廠商將其改良后用于數(shù)據(jù)中心浸沒冷卻,典型代表包括石蠟基或環(huán)烷基礦物油,優(yōu)點(diǎn)為價(jià)格便宜、來源廣泛、具備一定的熱傳導(dǎo)能力。影響泵送效率;揮發(fā)性和可燃性相對較高,存在安全隱患;易積塵形成油泥,維硅油是以硅氧烷為主鏈結(jié)構(gòu)的合成油,常見的有聚二甲基硅氧烷,化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異,廣泛用于電子、醫(yī)療和航空航天領(lǐng)域。其優(yōu)點(diǎn)為熱穩(wěn)定性好,工作溫度范圍寬;電絕緣性強(qiáng);不易燃,安全性高;抗氧化能力強(qiáng),使用壽命長。其缺點(diǎn)有導(dǎo)熱系數(shù)偏低,散熱效率不如其他高性能冷卻液;成本較高;與某些塑料或密封材合成碳?xì)溆褪悄壳爸髁鹘]式液冷系統(tǒng)中最受青睞的一類油基冷卻液,也常被稱為特種烴類油,是指通過化學(xué)合成或深度精煉工藝制得的、結(jié)構(gòu)高度可控的碳?xì)浠衔镆后w,主要成分為異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴或聚α-烯烴等。其分子結(jié)構(gòu)更均勻、雜質(zhì)極少,因而成為替代傳統(tǒng)礦物油的理想選擇。其優(yōu)點(diǎn)為極低電導(dǎo)率,完全絕緣,可直接接觸電子元件;化學(xué)惰性強(qiáng),不腐蝕金屬和大多數(shù)聚合物;閃點(diǎn)高,不易燃,安全性好;可生物降解或低環(huán)境毒性;導(dǎo)熱性能優(yōu)于礦物油和硅油。其缺點(diǎn)為成本高昂;部分產(chǎn)品仍存在揮發(fā)性問題,需密閉系統(tǒng);對密封材料選擇要與水基冷卻液的開放生態(tài)不同,以合成碳?xì)溆蜑橹鞯挠突鋮s液市場呈Fuchs的NEOS?系列產(chǎn)品是全球最早專為數(shù)據(jù)一,與GRC、Iceotope等液冷設(shè)備商深度綁定,是歐洲及液的主流選擇,在中國高端項(xiàng)目中也占據(jù)領(lǐng)先地位。目前一批以中石化長城潤滑油為代表的國內(nèi)本土企業(yè)正在快速跟進(jìn),聚焦成本優(yōu)化與國產(chǎn)替代,中石化已與超聚變、曙光、華為等國內(nèi)多家液冷服務(wù)器制造商開展合作,已完成華為和超聚在當(dāng)前數(shù)據(jù)中心冷卻液快速演進(jìn)的技術(shù)背景下,硅油雖具備一定性能優(yōu)勢,但受限于導(dǎo)熱性能偏低、成本較高及材料兼容性問題,其市場應(yīng)用始終有限,尚未形學(xué)、德國瓦克等老牌硅油廠商,其產(chǎn)品并非專為數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì),但下游用戶已經(jīng)東岳集團(tuán)、新安股份等產(chǎn)能領(lǐng)先,但其產(chǎn)品主要聚焦建筑、光伏、醫(yī)療等領(lǐng)域,在數(shù)據(jù)中心液冷系統(tǒng)的應(yīng)用。熱穩(wěn)定性、低表面張力與高流動性及零臭氧消耗潛能等優(yōu)良特性。正是這些綜合性能使氟化液成為目前唯一能同時(shí)滿足高安全性、高可靠性、高兼容性三大核心3.3.1.雙相式式液冷系統(tǒng)對冷卻液的性能要求從性能的角度看,氟化液是最理想的數(shù)據(jù)中心冷卻液介質(zhì),但由于成本的考量目前更適配兩相冷板、浸沒式與微通道導(dǎo)入等對散熱要求較高的高功率應(yīng)用場景,特別是在雙相液冷式這種對于冷卻介質(zhì)的相變性能及綜合物化指標(biāo)要求較高的液冷卻液類型散熱效率成本安全性環(huán)保性適用場景低低中中中高中高高高數(shù)據(jù)來源:凱文蔡說材料公眾號,國泰海通證券研究雙相液冷技術(shù)(Two-PhaseLiquidCooling)主要包括雙相浸沒式(Two-Phase這兩類系統(tǒng)雖在結(jié)構(gòu)上有所差異,但均依賴?yán)鋮s液在吸熱過程中發(fā)生相變(液態(tài)要求。雙相液冷的核心機(jī)制是利用冷卻液的汽化潛熱進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)移,其散熱效率遠(yuǎn)高于僅依賴顯熱交換的單相系統(tǒng)。因此,理想的雙相冷卻液必須具備以下關(guān)鍵(2)高汽化潛熱:單位質(zhì)量液體蒸發(fā)時(shí)吸收的熱量越大,散熱能力越強(qiáng);電子元器件,必須具有極高體積電阻率和擊穿電壓,同時(shí)不腐蝕金屬、不溶脹塑可燃或低可燃等級,在密閉系統(tǒng)中可安全運(yùn)行;氫氟醚是氫、氟、碳和氧的化合物,可被視為氫氟烴分子中的部分氫原子被氟碳化合物(PFC)和部分氫氟烴。氫氟醚在應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)為綜合性能平衡,在絕緣性、熱傳導(dǎo)性和材料兼鏈較為穩(wěn)定。缺點(diǎn)為導(dǎo)熱率在氟化液中并非最高;長期使用的熱穩(wěn)定性可能略遜3.3.2.2.全氟聚醚(PFPE)種原子,是氟化液中化學(xué)惰性和熱穩(wěn)定性最好的品類。根據(jù)聚合工藝不同,主要全氟聚醚是高端浸沒式液冷系統(tǒng)尤其是單相系統(tǒng)的首選材料之一。其優(yōu)異的定性和化學(xué)惰性確保了在長期與電子元件接觸過程中不發(fā)生反應(yīng)、不產(chǎn)生腐蝕性全氟聚醚在應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)為極致的化學(xué)惰性與熱穩(wěn)定性,工作溫度范圍極寬;卓潤滑性能好。缺點(diǎn)為生產(chǎn)成本極高,合成工藝復(fù)雜,全球僅索爾維、科慕、大金等少數(shù)巨頭能規(guī)?;a(chǎn),呈寡頭壟斷格局;黏度相對較高,流動性稍差;環(huán)境液。全氟烯烴(如六氟丙烯三聚體)是完全氟化的,而氫氟烯烴(HFO)則含有具有極低的大氣壽命和全球變暖潛能值,是當(dāng)前環(huán)保性能最優(yōu)異的氟化液類別。目前全氟烯烴與氫氟烯烴被視為下一代浸沒式冷卻液的主流發(fā)展方向,尤其適用于對環(huán)保要求嚴(yán)苛的地區(qū)和項(xiàng)目,以及需要利用其相變潛熱的高效雙相浸沒式冷秀的傳熱效率,汽化潛熱高,特別適合相變冷卻;良好的絕緣性和不燃性。缺點(diǎn)體現(xiàn)在部分產(chǎn)品的化學(xué)穩(wěn)定性可能略低于全氟聚醚,長期在高溫下與某些材料接觸需謹(jǐn)慎評估;生產(chǎn)工藝復(fù)雜,成本高昂;作為較新的產(chǎn)品系列,長期可靠性數(shù)全氟胺是全氟化的叔胺類化合物,例如全氟三乙胺、全氟三丙胺等,其分子中心為氮原子,連接三個(gè)全氟烷基。這類物質(zhì)具有極低的表面張力和極佳的流動性。全氟胺很少作為單一的冷卻液主體使用,這主要是因?yàn)槠錈岱€(wěn)定性相對有限,但可以作為功能添加劑與其他品類的氟化液復(fù)配使用。如將全氟三乙胺添加到全氟聚醚基礎(chǔ)液中,可以有效中和系統(tǒng)運(yùn)行中可能產(chǎn)生的微量酸性物質(zhì),防止其對電路板的腐蝕,從而顯著提升整個(gè)冷卻液體系的長期穩(wěn)定性和可靠性。全氟胺的優(yōu)因其較高的全球變暖潛能值而受到《基加利修正案》等國際公約的嚴(yán)格限制與逐前,其在數(shù)據(jù)中心冷卻領(lǐng)域已基本被更環(huán)保的氫氟醚、氫氟烯烴和全氟聚醚所取表5:不同類型氟化液綜合性能對比類型全氟飽和化合物全氟不飽和化合物氫氟飽和化合物氫氟不飽和化合物<2<2>5000<500<530在全球數(shù)據(jù)中心液冷化浪潮中,氟化液作為浸沒式液冷的核心介質(zhì),正從一個(gè)小眾的精細(xì)化學(xué)品賽道,演變?yōu)殛P(guān)乎算力基礎(chǔ)設(shè)施安全與效率的戰(zhàn)略性材料。其競爭格局正經(jīng)歷一場深刻的變革:以3M為代性退出,留下了巨大的市場真空,而一批具備技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢的中國企業(yè)氟化液行業(yè)的競爭格局在過去幾十年間呈現(xiàn)出典型的高技術(shù)壁壘寡頭壟斷特征。大金(Daikin)及AGC等少數(shù)國際化工巨頭主這些企業(yè)構(gòu)建了從核心專利、生產(chǎn)工藝到下游客戶認(rèn)證的完整壁壘,使后來者難然而,這一看似穩(wěn)固的格局在近年來被徹底打破。3M始清理庫存,其位于比利時(shí)的主要工廠也已因環(huán)保原因關(guān)閉。這一決策源于全球一個(gè)時(shí)代的終結(jié),即單純追求性能而忽略環(huán)境影響的傳統(tǒng)氟化液發(fā)展模式面臨挑此消彼長之間,中國氟化液企業(yè)迎來了前所未有的戰(zhàn)略機(jī)遇。中國擁有全球最完整的氟化工產(chǎn)業(yè)鏈,擁有從螢石資源到氫氟酸、含氟單體的完整體系,為下游高端氟化液的生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在政策驅(qū)動和市場需求的雙重刺激下,一批國內(nèi)企業(yè)迅速從技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)能建設(shè)到下游認(rèn)證全面發(fā)力,開啟了國產(chǎn)替代的黃金集中于核心技術(shù)路線的突破及產(chǎn)能擴(kuò)張速度。全氟聚醚的合成工藝復(fù)雜,技術(shù)壁壘極高,全球僅有索爾維、科慕、大金等少數(shù)公司能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)已在該領(lǐng)域取得實(shí)質(zhì)性突破,并形成了不同的技術(shù)路徑。諾亞氟化工自主研發(fā)的氟化液產(chǎn)品憑借“化學(xué)惰性穩(wěn)定、熱傳導(dǎo)效率超傳統(tǒng)介質(zhì)以下、單機(jī)柜散熱功率突破100kW”的性能數(shù)據(jù),為NVIDIA新一代AI服務(wù)器全氟聚醚、LPU系列浸沒式冷卻液、全氟己酮、氫氟醚等系列產(chǎn)品;永永太科技、多氟多等上市公司也積極布局氟化液領(lǐng)域。面對確定性的市場需求,國內(nèi)主流廠商已展開一場產(chǎn)能建設(shè)競賽,投資規(guī)模從數(shù)億到數(shù)十億元不等,目標(biāo)演進(jìn)之路在全球算力需求爆發(fā)式增長與“雙碳”戰(zhàn)略深入推進(jìn)的宏觀背景下,數(shù)據(jù)中心正經(jīng)歷一場由散熱瓶頸驅(qū)動的深刻技術(shù)變革。液冷技術(shù)從輔助方案演進(jìn)為高密度算力的核心基礎(chǔ)設(shè)施,而作為其“血液”的冷卻液,其技術(shù)路徑、材料體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)4.1.技術(shù)路線趨勢:從并行發(fā)展到場景分層,浸沒式引領(lǐng)終極散熱冷卻液的技術(shù)發(fā)展與其適配的液冷系統(tǒng)架構(gòu)強(qiáng)耦合。當(dāng)前,冷板式與浸沒式兩種主流路線并非簡單的替代關(guān)系,而是基于不同的功率密度、成本敏感度和部署場冷板式液冷在介質(zhì)與系統(tǒng)兩個(gè)層面呈現(xiàn)出持續(xù)優(yōu)化趨勢。在介質(zhì)升級層面,單相冷板以水、乙二醇水溶液為主;為應(yīng)對更高熱流密度,業(yè)界正在推進(jìn)升級為板內(nèi)汽化相變吸收大量潛熱,散熱效率顯著高于單相;目前行業(yè)龍頭英偉達(dá)已在其下一代芯片路線中探索顛覆性的雙相冷板方案。在系統(tǒng)智能化層面,板式系統(tǒng)的前提下,盡可能提升冷卻水回水溫度,從而延長自然冷卻時(shí)間,降低整體制冷單相浸沒系統(tǒng)成為主流方式被阿里等互聯(lián)網(wǎng)巨頭采用;而雙相浸沒系統(tǒng)憑借更高的散熱能力和極限,在超算等極端場景已率先應(yīng)用;隨著密封與循環(huán)系統(tǒng)技術(shù)的沒系統(tǒng)的普及,浸沒式液冷的全生命周期經(jīng)濟(jì)性將日益凸顯。冷卻液材料本身的發(fā)展,是解決液冷技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用核心瓶頸的關(guān)鍵,其演進(jìn)圍成本極低的優(yōu)勢,仍將是主流。發(fā)展趨勢在于添加劑的優(yōu)化,以提升其防腐、防氟化液主流品類在不斷迭代升級,從早期的氫氟烴再到全氟烯烴和氫氟烯烴,性能與成本一直是品類升級的核心考量因素,而在環(huán)保壓力日益嚴(yán)峻的形勢下環(huán)保性能成為新一代氟化液的重點(diǎn)。而隨著歐美巨頭逐步退出氟化物的生產(chǎn),國內(nèi)氟化工龍頭抓住填補(bǔ)市場空白的戰(zhàn)略機(jī)遇期,以巨化股份、新宙邦為代表的中國企業(yè)正加速技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)能建設(shè)。以潤禾材料的方案為例,其改性硅油冷卻液在在保持85%氟化液性能的同時(shí),成方案還有

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