从驱动力到抑制力：解码液冷技术数据中心领域的困局与破局之道

1 引言

伴随人工智能、云计算与大数据的爆发式增长，数据中心的计算密度呈现持续增长态势。传统风冷散热技术依托空气作为输热介质，其散热效能已逼近物理极限，难以满足当前高热流密度芯片的散热需求，液冷技术正逐渐成为解决高功耗芯片散热问题的关键方案。

值得注意的是，尽管液冷技术在全球范围数据中心建设领域展现出显著的技术优势，其商业化进程在中外市场却呈现显著差异。欧美等发达国家液冷技术已进入规模化商用阶段，而国内液冷技术的市场渗透率仍相对滞后，应用场景多集中于超算中心等特定领域。纵观液冷技术发展现状，国家节能降碳政策牵引与高密芯片散热需求为产业发展的驱动力，液冷产业生态构建与技术应用全生命周期成本为产业发展的抑制力，本文将从以上两大维度展开深入分析。

2 液冷技术发展的驱动力

2.1 国家政策指引

近年来，我国将数据中心能效提升纳入国家战略，通过政策引导推动绿色低碳转型，并出台了一系列举措：《“十四五 ”数字经济发展规划》对数据中心能效提出了明确的量化要求，规定数据中心PUE(能源使用效率)需降至1.3以下，部分热点地区基于当地能源承载能力、环境容量等因素，甚至要求PUE低于1.25.作为配套措施，"东数西算"工程在优化算力布局的同时，将先进散热技术列为重点支持方向，以重构数据中心能耗体系。

在此政策环境下，液冷技术(冷板式/浸没式)凭借突破性的能效表现(PUE<1.1)崭露头角，较传统风冷方案(PUE>1.5)实现能效跃升40%以上。这种技术代际优势，使其成为实现国家数据中心能效目标的关键路径，并获得政策层面的重点扶持。运营商积极响应国家数字化转型以及绿色低碳发展需求，从早期液冷技术试点探索到规模化部署验证，持续推动技术迭代。在2023年第31届中国国际信息通信展览会"算力创新发展高峰论坛"上，中国移动、中国电信、中国联通携手共同发布了《电信运营商液冷技术白皮书》，提出了电信运营商液冷技术发展三年愿景和具体技术路线。

2.2 散热需求

AI 算力爆发与散热技术代际跨越

在AI大模型训练需求激增的驱动下，全球算力芯片正经历前所未有的功率密度跃升。以NVIDIA 最新发布的B200 GPU(1000W TDP)为标志，单芯片功耗正式突破千瓦级门槛，传统的风冷显然已经无法满足能耗和散热需求。这一技术矛盾在中美算力竞赛背景下尤为凸显：当我国仍在攻克 7nm 芯片制程时，国际领先厂商已实现 3nm芯片量产，制程代差导致国产芯片需承受更高的单位面积功耗，进一步加剧散热系统压力。

物理极限突破与液冷技术必然性

随着半导体工艺进入3nm后摩尔时代，量子隧穿效应引发的漏电流较7nm节点激增200%以上，芯片热失控风险呈指数级增长。液冷技术通过其超高导热效率和精准热流管理能力，可实现芯片结温15–25℃的突破性下降，为延续摩尔定律提供关键热管理解决方案。值得注意的是，在中美技术博弈背景下，液冷技术已成为突破算力封锁的战略选择——通过降低30%以上的制冷能耗，可有效缓解因先进制程受限导致的算力效率短板。

根据 Omdia 权威数据，曾预计 2023 年全球数据中心液冷市场规模达 45 亿美元，且预计到 2027 年将突破 200 亿美元，年复合增长率(CAGR)超30% 。这一增长轨迹印证了液冷技术从边缘应用向主流部署的关键转型，其发展轨迹与高密度计算、异构计算架构的普及呈现强关联。

3 液冷技术发展的抑制力

3.1 产业生态构建

尽管国家产业政策对液冷技术推广提供了有力支撑，但国内液冷市场渗透率尚未突破10%的产业阈值，其主要限制因素可系统归纳为以下维度：

标准化体系缺失

当前国内液冷市场正面临严重的"技术孤岛"效应：

1)接口标准碎片化：行业尚未形成标准化的接口形式与技术规范、标准体系;

2)供应链锁定限制：因头部厂商定制化设计，导致不同厂商产品存在显著兼容型适配障碍，服务器与机柜强耦合，IDC规划部署受限，从而延缓了产业规模化进程;

3)检测标准体系空白：第三方检测机构缺乏统一的可靠性评估标准(如流体连接器、冷却液等核心组件性能验证)，直接导致液冷项目平均交付周期较风冷项目延长，严重制约产业协同发展;

运维范式转换的系统性挑战

液冷技术的推广正在遭遇"最后一公里"的人力资源瓶颈：

1)认知代沟：传统运维人员对液冷IT设备维护、泄露防控等新技术存在学习曲线(需500+ 小时培训);

2)风险控制：行业调查显示约68%的运维主管对潜在泄漏事故存在过度担忧;

3)变革阻力：现有IT运维体系与液冷所需的机电一体化团队存在组织重构的差异，需高效组织协同，同时落实液冷即服务的产品保障;

国内外市场差异进一步放大了这些挑战：欧美市场依高密集成的(单机柜 100kW+)的高价值场景可消化成本压力，而国内仍以8–15kW的通用机房为主，商业模型尚未跑通。据赛迪顾问测算，只有当液冷机柜占比突破15%时，产业链才能形成正向循环，目前7.8%的渗透率仍处于量变积累阶段。

3.2 全生命周期成本评测

在全球液冷技术采纳进程中，不同区域市场呈现出截然不同的总拥有成本(TCO)评估范式，这深刻反映了各地企业在战略思维和商业逻辑上的本质差异。

欧美企业在进行测算 TCO 时，能耗成本在TCO中占比较高约45%。这主要是因为欧美企业在运营过程中，极为重视长期的能源消耗费用，高效的液冷系统能够显著降低能源消耗，从而在长期运营中节省大量成本;维护成本占比约25% ，这也表明欧美企业注重设备全生命周期的维护管理，通过优化维护策略和采用高效的液冷技术，降低设备维护频率和成本;而空间节约带来的资本支出优化占比约30% ，欧美企业在规划数据中心等设施时，会充分考虑空间的利用效率，液冷系统因其算力密度高、占地面积小等优势，能够帮助企业减少在场地建设和租赁方面的资本支出。

在欧美企业的评估体系中，运营成本(OPEX) 的权重相比亚太市场高出40% ，他们不仅仅着眼于当下的设备采购和建设成本，而是将更多的目光投向长期运营过程中的各项成本。

国内企业与欧美企业在液冷技术投资决策上呈现出显著差异。国内企业在液冷技术投资决策方面，更关注初期采购成本。这与我国市场的发展阶段、企业规模以及市场环境等因素有关。国内部分企业处于快速发展阶段，资金相对有限，所以在投资决策时更注重短期的资金投入，希望在初始阶段控制成本，以实现快速布局和业务开展。

据了解，国内规模化部署液冷技术的数据中心总拥有成本(TCO)模型已经按照涵盖建设、运营、维护、升级及处置等全生命周期成本测算，而非以典型的"Capex"模型进行评估。

4 未来发展趋势与建议

4.1 基于TCO视角破除“唯初期成本论”

在液冷技术推广过程中，市场端对成本的认知偏差成为阻碍其大规模应用的关键因素之一。传统观念中“唯初期成本论”的思维定式，使得许多企业忽视了液冷技术在长期运营中的显著优势。通过制定统一的液冷系统 TCO 评估体系，明确各项成本的计算方法和权重，可有效推动用户的收益最大化。

4.2 建立统一规范的液冷检测体系

液冷技术第三方检测机构缺乏统一且被普遍认可的评估检测标准，这一关键环节的缺失不利于液冷在性能安全、兼容适配等方面的长远发展。液冷技术的发展需要跨越多个专业领域的协同创新，通过加快构建统一的评估检测标准，可确保液冷技术可靠落地、加速产业规模化应用。

4.3 产业协同推进液冷技术产业化

液冷技术的产业化需要芯片级、服务器级、机房级及数据中心级构建深度协同的产业生态。当前液冷产业发展面临的关键挑战在于产业链各环节的技术标准不统一、接口形式各异、责任边界模糊，导致系统集成复杂度高、运维成本居高不下。为此，需建立标准化技术体系，破解接口各异难题;推动产业链分工重构，实现模块化交付;创新产业协同机制，构建风险共担生态。

在产业协同领域，中国移动致力于解耦液冷生态推动，2025年发布全球首款混插互认的可兼容型流体连接器，有力推动智算液冷产业流体连接器标准化发展，助力产业提质降本增效;中国信息通信研究院作为国家级智库与标准化平台，发挥技术赋能与资源整合作用支撑液冷产业协同，双方携手在液冷系统冷却液领域也将持续深耕，推动产业规范化发展。

液冷技术作为数据中心热管理领域的前沿解决方案，正逐步成为支撑高密度计算和绿色算力基础设施发展的关键技术路径。而液冷技术带来的收益远不止于此，算力密度带来的超额收益、业务连续性创造的隐藏价值、碳交易市场的套利空间，后续我们将持续分享。

本文作者

吴宏杰 李印 侯佳琪 中国移动通信集团设计院有限公司

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