全球AI算力芯片功耗加速突破风冷散热极限,数据中心向液冷架构演进,我们预计服务器液冷泵作为核心动力组件有望迎来放量周期。国内汽车热管理龙头依托精密电子电机控制、高压全密封等底层工艺跨界入局,展现竞争优势
Abstract
摘要
算力机柜规模化部署,二次侧水泵开启全球增量市场。AI算力芯片需求增长与数据中心能耗管控趋严,推动散热方案向液冷演进。受益于英伟达、谷歌等算力厂商的高密机柜放量预期,我们预计全球市场空间有望持续扩容。
水泵性能向大流量、高扬程发展,大功率电子屏蔽泵逐步占据关键地位。随着算力集群功率密度的跃升,大功率的行间式CDU将逐渐成为主流方案。同时,面对数据中心二次侧对密封性、洁净度及冗余架构的严苛要求,无轴封技术路线(磁力泵、屏蔽泵)在液冷系统中的应用将逐步增加,我们预计,800V高压直流架构或将进一步催化大功率电子泵的应用。
竞争格局后发优势明确,汽车热管理龙头“借船出海”。尽管大型循环泵的传统基本盘仍由海外老牌泵企把持,但AI液冷对二次侧液冷泵的新增需求给予国内厂商“同代研发”的机遇。我们看好国内汽车热管理龙头在车规级水泵工艺迁移、联合开发效率和规模化生产等多维优势,凭借“国内CDU配套 海外项目导入”双路径,逐步进入全球液冷供应链。
风险
技术发展/量产不及预期,行业竞争加剧,客户拓展不及预期。
Text
正文
水泵技术路线洞察:向大功率、高密封方向升级
CDU形态向行间式演进,推动水泵向大流量与高扬程发展
二次侧水泵是数据中心液冷解决方案的核心增量部件。数据中心液冷系统通常可划分为设施侧回路(一次侧)和机柜冷却侧回路(二次侧),其对于水泵的需求有一定差异。具体而言,一次侧水泵主要布置于数据中心室外侧,负责将冷却塔或冷水机组中的水循环至CDU(冷量分配单元),其本质多为传统暖通空调体系中的通用型水泵,技术成熟且标准化程度较高,市场格局相对固定,虽然也会受数据中心制冷容量扩张带动,但与液冷渗透率的直接关联相对较弱。而二次侧水泵则专门用于服务器侧闭式循环系统,驱动冷却介质在CDU、机柜歧管、服务器和冷板之间循环,属于散热技术由风冷向液冷演进带来的增量需求。
二次侧由多个关键组件构成,价值量占比较高的部件为冷板和CDU,其中1)冷板模组包含芯片级微通道冷板及连接管线,受材质和复杂加工精度要求及零泄漏防封测试影响,冷板模组通常占二次侧35%-45%的价值比重;2)CDU属于二次侧价值量第二大的部件,占二次侧30%-35%的价值比重。CDU包含水泵、板式换热器、控制系统及阀门,承担着液冷“心脏”作用,其中水泵占CDU成本比重约30%-35%。
图表1:二次侧价值量结构拆分

资料来源:《Global and China Liquid Cooling Technology and Industrial Chain Panorama》,ResearchInChina,2026,头豹研究院,中金公司研究部
图表2:CDU-价值量拆分

资料来源:《Global and China Liquid Cooling Technology and Industrial Chain Panorama》,ResearchInChina,2026,头豹研究院,中金公司研究部
CDU的部署形态正经历从机架式(In-Rack)向机柜式/行间式(In-Row)的转变。随着算力机柜从低密度向高密度发展,这一技术路线的演进在产业应用中的工程逻辑为:
► 机架式CDU(In-Rack):主要应用于液冷导入期或老旧机房的液冷改造。CDU形态较为扁平,直接嵌入单台服务器机架内部,基准制冷量通常在100-150kW。受限于物理空间,机架式方案的散热换热能力相对有限,难以承载集群级别的大规模功耗场景。
► 机柜式/行间式CDU(In-Row):是新建高密AI数据中心的标准配置。该方案独立成柜,与服务器机柜并排部署。由于不再受单机架空间的严苛限制,行间式CDU具备高能效、强换热及大规模冷量分配能力,通常以单台CDU配套多台机柜的方式部署,制冷能力可达到1-2MW级别。
图表3:机架式CDU

资料来源:CoolIT官网,中金公司研究部
图表4:机柜式CDU

资料来源:BOYD官网,中金公司研究部
水泵方案的选型取决于CDU的系统设计,需实现深度适配。水泵作为CDU内部唯一的动力源,其功率、流量、扬程以及物理外形必须与CDU的整体散热规模契合。主流的CDU架构可细分为三类,其对应的液冷泵方案亦呈现阶梯式演进:
► 液-气CDU(L2A CDU):该方案主要由计算服务器、制冷处理单元(RPU,内置换热器与液冷泵)组成,通过客户端供液,最终将热量转化为热风向后方热区排出。该架构多用于风冷向液冷过渡的半液冷环境,对液冷泵的流量与功耗要求相对基础。
► 机架式液-液CDU(In Rack L2L CDU):该系统将液冷泵与换热器整体集成于单台服务器机柜底部。由于其设计扁平化,空间相对紧凑,对液冷泵的物理体积、噪音控制以及高集成度提出了更高要求,但其驱动的单柜冷却液循环管路较短,水泵功率及水泵所需的扬程偏小。
图表5:液-气CDU示意图

资料来源:德昌电机官网,中金公司研究部
图表6:机架式液-液CDU示意图

资料来源:德昌电机官网,中金公司研究部
► 行间式/机柜式液-液 CDU(In Row L2L CDU):作为面向大功率集群的最主流方案,其将大功率液冷泵集中部署于独立的行间CDU内,同时对接外部冷却塔和内部多台服务器机柜。在这种“一拖多”(即一个CDU配套多个机柜)的行间式架构下,二次侧水泵不仅面临更高的总循环液体流量,还需要具备足够高的扬程以克服长距离分支管路与大量快接头(UQD)带来的高流阻。
图表7:全球数据中心液冷二次侧水泵市场空间

资料来源:德昌电机官网,中金公司研究部
芯片及机柜功耗增加催生了更多的In Row(行间式)解决方案,水泵的参数要求同步提升。CDU的发展直接决定了二次侧水泵的技术重心由“小功率、低扬程”向“大流量、高扬程、多泵冗余”发展的变化趋势。在数据中心液冷二次侧系统设计中,流体泵的流量和扬程是匹配具体CDU解决方案的核心物理指标。例如,算力机柜的额定发热量与系统所需冷却液流量之间存在的热平衡关联,以当前高密AI机柜约120kW的散热需求为基准进行理论测算,系统所需的二次侧流量对应约115 LPM(假设二次侧冷却介质温差15℃,液体密度与比热等参数近似为水)。
液冷泵厂商既需要开发满足大功率行间式CDU在复杂管路下的压降、控温等需求的产品,同时需要通过英伟达、谷歌等算力服务器龙头厂商的认证,从而实现在中游液冷供应商的供应链份额突破。
图表8:飞龙股份水泵产品性能图

实际应用中水泵冷量需提供充分的设计冗余。在工程落地中,冷却液循环需克服冷板微通道、长距离管路等带来的高额系统流阻,为确保长距离输送的稳定性与安全性,温控系统在配泵时普遍会预留较大的动力余量。例如博伊德(Boyd)的80kW级机架式CDU(RAL110)配置了80 LPM流量,而305kW级行间式 CDU 为应对复杂流阻配置了360 LPM的大流量泵组。我们认为,随着算力密度持续攀升,能够提供高扬程、大流量的二次侧水泵正成为高壁垒、高价值量的液冷核心增量环节。
图表9:BOYD CDU核心产品参数汇总表

资料来源:Boyd官网,中金公司研究部
严苛运行环境构筑多维技术壁垒,屏蔽泵或成为下一代主流方案
数据中心的运行环境对二次侧水泵的密封性、洁净度以及系统冗余架构有严格要求。在防漏液要求方面,冷却介质渗漏将直接导致机柜内价值高昂的算力设备发生短路甚至不可逆的损毁,因此液冷系统要求在全运行周期内“零泄漏”以及在连接/断开操作时“无滴漏”。在洁净度控制方面,由于高算力芯片冷板内部的散热微通道尺寸微小,水泵在长期循环运转的冲刷下,其涉水材质不能有任何金属离子析出,也不允许产生因物理摩擦或气蚀而脱落的微粒杂质,以防引发局部微通道堵塞或冷却液绝缘性能下降导致的过热宕机。此外,为满足数据中心7x24小时不间断运行的严苛安全标准,CDU内部通常采用N 1或2N配置的多泵并联的高可用冗余架构,要求备用泵在主泵发生故障时能够实现无缝接管。
图表10:二次侧水泵技术要求

资料来源:《数据中心液冷系统二次侧液冷循环泵技术要求和试验方法》(征求意见稿),中金公司研究部
在技术方案上,数据中心液冷水泵正经历由传统机械轴封方案向无轴封、高可靠性方案的系统性升级。随着AI算力集群功率密度的跃升,系统对低泄漏、长周期连续运行及N 1冗余等的要求日益严苛,由于传统机械轴封具有一定的泄漏风险,无轴封技术路线(磁力泵、屏蔽泵)在液冷系统中的应用逐步增加。
液冷泵的技术路线将从旋转轴封逐步向无轴封、紧凑化、变频控制、冗余运行和在线维护方向升级。屏蔽泵凭借较高的集成度,在机架级和模块化CDU中具备较好的发展潜力。我们预计,机架级和高集成CDU对无轴封方案的需求有望率先提升;而MW级CDU由于流量、扬程和效率要求更高,无轴封方案仍将根据客户对可靠性要求而逐步应用。
图表11:数据中心液冷泵技术对比

资料来源:零氪液冷研究院,中金公司研究部
800V高压直流架构与兆瓦级AI机柜发展,有望进一步提升大功率、高可靠液冷泵的需求。NVIDIA于2025年正式发布面向下一代AI Factory的800V VDC供电架构,计划自2027年起支撑1MW及以上IT机柜;2026年GTC期间,产业链进一步展示800V Sidecar、电源模块及配套基础设施方案。2026年7月,字节跳动在开放计算技术大会展示新一代兆瓦级算力架构,公开报道显示AI Rack 3.0采用800V HVDC供电并配套100%整机柜液冷[1],反映头部云厂商正在同步推进“高压直流 兆瓦级机柜 全液冷”架构。随着单柜热负荷向数百kW乃至MW级提升,CDU制冷能力、二次侧流量及水泵连续运行可靠性要求同步提升,从而推动液冷泵向大功率、低泄漏、变频控制、多泵冗余及紧凑化方向升级。
竞争格局:后发优势明确,国产供应链崭露头角
海外寡头把持传统基本盘,国内厂商寻求突破
海外水泵厂占据先发优势。长期以来,数据中心循环泵市场主要由丹麦格兰富(Grundfos)、德国威乐(Wilo)等海外老牌工业泵巨头主导。凭借长期的工业级可靠性背书、完备的全球安规认证以及深厚的品牌壁垒,外资品牌占据了全球主要市场份额。在产业发展早期,海外头部CDU系统集成商如博伊德(Boyd)、维谛(Vertiv)等,基于对系统稳定性的要求与长期合作稳定性的考量,通常将这些欧系巨头作为早期水泵供应商。
随着液冷解决方案渗透率提升,传统泵业龙头正进一步强化二次侧CDU布局,竞争重心由单一水力性能向“泵 电机 变频器 传感器 控制算法”一体化能力延伸。传统欧系老牌泵企如格兰富与威乐,长期占据着大型一次侧室外冷却塔、冷水机组等中大型流体机械的核心市场。随着AI算力向高密化方向发展,二次侧CDU系统正加速向大流量、高扬程及高压直流架构演进,二次侧水泵市场兴起。由于二次侧水泵需匹配CDU参数进行高精度定制开发,海外巨头依托其在全球算力巨头体系内长期积累的合规认证与信任链背书,开始利用其在高性能流体控制与极端工况下的全密封防漏液技术向二次侧渗透,并通过全球化的联合研发卡位CDU集成供应链。如格兰富依托无轴封屏蔽泵与高性能流体集成传感器技术,实现流速的毫秒级精密控制;威乐则通过加速布局带数字集成控制的特种电子泵及Wilo-Ice Cube密闭式液冷方案等,卡位海外云巨头供应链。此外,德国泵企斯贝克则凭借其在工业磁力驱动泵领域的技术积累,从传统工业精密温控跨界切入,其密封磁力泵被用于谷歌第五代CDU样机[2]。
图表12:格兰富和威乐的数据中心液冷泵产品

资料来源:格兰富官网,威乐官网,中金公司研究部
AI液冷重新定义产品需求,跨界迁移与快速响应支撑国内厂商竞争力。从技术溯源来看,传统海外大牌泵企的竞争底盘主要集中于数据中心一次侧及工业级标准水泵。由于高密算力机柜与液-液行间式CDU等应用场景发展时间较短,海外巨头在二次侧无轴封屏蔽泵等增量部件上,同样经历着由传统商用暖通或工业循环泵向AI算力工况进行技术平移与优化的过程。这一“同代研发”的技术现状为国内核心泵企打破垄断提供了机遇:国内本土龙头能借助在特种工业屏蔽密封、车规级电子水泵等领域长期积淀的成熟工艺实现有效跨界迁移,在配合客户模具定制、试样迭代周期及大规模弹性交付上表现出工程优势,已通过部分头部厂商的验证。
图表13:全球数据中心液冷泵产业链角色

资料来源:各公司官网,中金公司研究部
国内各类泵企入局数据中心,国内厂商有望凭借技术跨界迁移与快速联合开发实现局部突破。观察国内布局数据中心水泵的公司,我们发现技术可迁移性及规模化量产能力是核心,当前主要有三类零部件公司切入数据中心赛道。1)传统泵企;2)车用水泵供应商;3)微特电机与精密制造厂商。传统泵企与跨界厂商正依托各自技术底蕴,在智算液冷领域展现出差异化的竞争优势。
风险提示
技术发展/量产不及预期。数据中心液冷需求高度依赖算力芯片的升级节奏。若英伟达(如Rubin系列)、谷歌(如第八代TPU)等头部算力厂商的芯片技术迭代和全液冷架构的量产落地不及预期,可能导致对液冷泵的需求下降。同时,二次侧液冷泵正向大功率屏蔽泵技术路线升级,若相关新技术研发、测试验证进度落后,也可能影响液冷泵产品的放量节奏。
行业竞争加剧。当前数据中心液冷泵市场主要由海外老牌工业泵巨头占据。随着国内传统泵企以及汽车零部件厂商加速跨界入局液冷赛道,行业竞争可能进一步加剧,或将挤压相关企业的盈利能力。
客户拓展不及预期。二次侧液冷泵厂商主要通过合作CDU集成商间接切入海外头部算力供应链。由于数据中心对水泵性能要求严苛,认证周期较长,若国内厂商未能顺利通过客户验证或拓展海外供应链受阻,可能导致客户订单不及预期


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