《数据中心热管理技术及市场-2026版》
2026-02-26 14:04:12   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

Thermal Management For Data Centers 2026-2036: Technologies, Markets, and Opportunities

随着人工智能（AI）、云计算和加密货币挖矿等领域对高性能计算的需求不断增长，过去十几年来，芯片的热设计功耗（TDP）大幅上升。英伟达（Nivida）于2025年初发布的B300 GPU，其热设计功耗已达到1400 W，而其NV机架的总功耗要求达到了140 kW。根据英伟达发布的下一代Rubin芯片路线图，以及MI400等类似即将推出的竞品，英国知名研究公司IDTechEx认为，我们将很快看到热设计功耗超过1500 W的芯片。这种热设计功耗的上升趋势，推动了对更高效热管理系统的需求，无论是在微观层面（半导体封装内部、芯片上和服务器上）还是宏观层面（服务器机架和基础设施）。近些年，领先的数据中心超大规模运营商和托管商与各类冷却组件供应商、服务器原始设计制造商（ODM）、系统集成商以及无晶圆厂（Fabless）设计公司合作，推出了创新的试点项目，并将技术成熟的冷却散热解决方案商业化，旨在通过采用更高效的解决方案来提升热管理效能，实现可持续发展目标。

数据中心GPU的热设计功耗发展趋势

据麦姆斯咨询介绍，IDTechEx这份最新发布的报告涵盖了数据中心冷却技术的细分市场预测。IDTechEx按冷却技术类型对市场进行了细分，例如，单相直接液冷（D2C）、两相直接液冷、单相浸没式冷却和两相浸没式冷却等。本报告对液冷的关键组件进行了深入的技术和商业分析，同时还分析了整个冷却散热价值链、各种冷却方法的技术壁垒、价值链各个位置参与者的成本分析、价值链整合潜力以及未来冷却散热策略的路线图。

除了技术分析外，本报告还包括了全面的商业格局分析，例如数据中心冷却散热价值链、价值链中各参与者之间的合作关系、领先液冷供应商概况以及竞争格局分析。

本报告对液冷散热市场规模进行了深入预测，并按管道/阀门/监控设备、浸没式CDU、浸没式冷却液、浸没式储罐、散热器、3D蒸汽室、D2C专用CDU、侧置冷却单元、后门热交换器（RDHx）、风扇、快速断开装置、歧管以及冷板系统（包括服务器内的冷板、软管、管道和流体分配网络）等组件进行了分类。本报告还对浸没式冷却进行了详细预测，按浸没式储罐、浸没式冷却液、CDU以及相关管道、阀门和监控系统分类。此外，该预测还进一步按单相和双相冷却技术进行了细分。

本报告还提供了数据中心组件用热界面材料（TIM）的10年期展望，包括用于先进处理器的TIM2以及TIM1/TIM1.5。此外，本报告还包含了液冷散热技术采用情况的预测，区分了人工智能和非人工智能应用，以突显有望带来重大机遇的行业。

冷却散热技术概述

根据所使用的冷却介质，数据中心的冷却散热方法大致可分为空气冷却和液体冷却两大类。空气冷却依靠空调和/或风扇，利用空气对流从服务器散发热量。由于其长期且成功的应用历史，空气冷却已被广泛采用。然而，空气的比热容较低，难以满足日益增长的冷却需求。此外，随着数据中心用户通过密集部署服务器来最大限度地提高机架空间利用率，服务器之间的间隙变得更窄，进一步降低了空气冷却的效率。

未来10年液冷散热组件市场预测

另一方面，液冷散热技术利用液体更高的比热容来实现更出色的冷却性能。根据流体所接触的组件不同，液冷可分为直接芯片冷却/冷板式冷却、喷雾式冷却和浸没式冷却。直接芯片冷却是将带有冷却液的冷板直接安装在GPU等热源顶部，两者之间涂覆热界面材料。冷板式冷却（包括单相冷板和两相冷板）的部分能源使用效率（pPUE）可达1.02至1.20，具体数值取决于特定配置。

一种新兴的替代方案是浸没式冷却，即服务器完全浸没在冷却液中，使热源与冷却剂直接接触，从而实现最佳的冷却性能，其pPUE可低至1.01。然而，由于前期成本高、维护问题以及服务器主板改造的复杂性等挑战，其广泛应用仍受到限制。尽管如此，浸没式冷却凭借其高效的散热能力，在长期节能方面具有潜力，这不仅在当前能源危机的背景下具有经济效益，还有助于大公司实现长期的可持续发展目标。

IDTechEx对四大主要地区的D2C冷却、1-PIC和2-PIC浸没式冷却的10年期总拥有成本（TCO）进行的对比分析显示，未来10年间，根据报告中列出的假设，D2C的平均TCO比1-PIC浸没式冷却低13%，比2-PIC浸没式冷却低9.4%。本报告还重点介绍了数据中心终端用户、服务器原始设备制造商和浸没式冷却供应商之间的战略合作与试点项目，以及阻碍浸没式冷却广泛采用的其他障碍。本报告提供了截至2036年空气冷却、冷板式冷却和浸没式冷却的市场采用情况和营收预测。

两相D2C冷却散热路径

液冷散热技术可分为单相冷却和两相冷却。单相冷却和两相冷却的基本工作原理不同，单相冷却依靠对流散热，而两相冷却剂主要依靠相变过程中的潜热来散热。两相冷却通常效果更佳，但也面临一些挑战，例如基于全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）的两相浸没式冷却剂的相关法规限制、流体容器需具备足够机械强度以承受相变过程中增加的压力、汽化导致的流体损失、流速增加带来的压降，以及较高的维护复杂性和成本。本报告对液冷供应商、冷却液供应商以及数据中心终端用户进行了分析，为单相和两相直接芯片冷却/冷板式冷却以及浸没式冷却相关的机遇与威胁提供了见解。

D2C冷却散热市场规模预测

随着2.5D和3D封装技术的发展，先进半导体封装对高性能TIM1材料的需求日益增长。IDTechEx在本报告中对先进半导体封装用TIM1材料进行了分析，并预测了2026至2036年的市场规模。

同时，先进封装也需要潜在的微流控冷却散热解决方案。本报告新增了关于微流控冷却散热的章节，包括其研究前沿、在先进芯片中的应用案例、对微流控冷却半导体封装单元的预测，以及相关技术壁垒的综述。

数据中心冷却散热解决方案对比分析

IDTechEx预计，在数据中心功耗不断提升、超大规模数据中心兴起、现成液冷散热解决方案的可获得性、高灵活性与改造能力，以及英伟达等大型企业推动的市场趋势等因素的驱动下，液冷散热技术的采用将迎来快速增长。具体而言，冷板式冷却因其成本效益以及与现有风冷数据中心的兼容性（无需进行大规模改造以适配浸没式冷却解决方案），预计将实现最大幅度的增长。

根据这些预测，本报告提供了数据中心液冷散热相关硬件在人工智能和非人工智能应用领域的10年期细分营收预测。在非人工智能应用中，IDTechEx还按服务器机架功率对冷板式冷却的预测进行了细分。

液冷散热技术的市场机遇

随着液冷散热技术的广泛应用，新的机遇正在涌现，这促使数据中心冷却供应链相关企业加强了合作。预计冷却液分配单元（CDU）供应商、泵供应商以及冷却液供应商等组件供应商将从液冷散热技术的更广泛采用中受益。CDU和泵是控制液冷系统流量的关键组件。像压降这样的因素需要仔细考量。本报告介绍了各种商用的机架内和行内CDU，并基于动态粘度、密度、比热容、导热系数以及所需的管道长度和管道直径，对冷却液进行了全面比较。

数据中心价值链

垂直整合的新兴趋势之一体现在数据中心冷却价值链，该价值链复杂且广泛。尽管许多液冷散热解决方案供应商倡导加强价值链各环节的合作，但当前的格局仍然分散且混乱，需要系统集成商付出大量工作才能将各个组件整合到数据中心中。IDTechEx已发现市场整合的潜在机遇，服务器原始设备制造商（OEM）开始提供全面的机架级冷却散热解决方案。这些解决方案涵盖多种组件，包括服务器上的冷板、服务器机架，以及集管、CDU和QD等关键部件。IDTechEx还总结了液冷组件供应链，包括主要厂商及其产能以及价值链中各公司之间的合作情况。

主要ODM厂商及冷却散热组件供应商概览

如果您希望购买《数据中心热管理技术及市场-2026版》报告，请联系麦姆斯咨询王懿，邮箱：wangyi#memsconsulting.com（#换成@）；电话：17898818163。