液冷在新型存储器散热中的应用及财经分析报告

一、引言

随着人工智能（AI）、高性能计算（HPC）、云计算等技术的快速发展，新型存储器（如DDR5、HBM3、3D NAND等）的需求呈爆发式增长。这些存储器通过提高密度、速度和容量，满足了数据处理的高要求，但也带来了功耗激增和散热困难的问题。传统风冷散热因效率低、能耗高，已无法适应新型存储器的散热需求，液冷散热作为更高效的解决方案，逐渐成为行业主流。本报告从技术需求、市场驱动、竞争格局、政策影响等角度，全面分析液冷在新型存储器散热中的应用价值及财经前景。

二、新型存储器的散热需求：液冷的技术必然性

新型存储器的高密度、高频率、高堆叠特性，导致其功耗和热量产生大幅增加，传统风冷难以有效应对：

• HBM3（高带宽存储器）：作为AI和HPC的核心存储器，HBM3采用3D堆叠技术（堆叠层数可达12-16层），每颗芯片的功耗约为20-30W，整颗HBM3模块的功耗可达到100W以上。传统风冷通过风扇吹送空气散热，热阻大、效率低，无法及时将热量导出，容易导致芯片温度超过阈值（通常为85℃），影响性能稳定性甚至损坏器件。
• 3D NAND：3D NAND的堆叠层数从早期的32层提升至当前的512层，散热路径大幅延长，风冷的“对流散热”模式难以穿透多层结构，导致底层芯片温度过高，降低存储寿命。
• DDR5：DDR5的频率（可达6400MT/s以上）比DDR4（最高3200MT/s）高出一倍，功耗也增加了约20%（单条DDR5内存功耗约为15-20W）。传统风冷需要更大的风扇功率才能满足散热需求，导致数据中心PUE（电源使用效率）上升。

结论：新型存储器的“高功耗、高密度”特性，决定了其散热需求必须从“风冷”转向“液冷”，以实现高效散热、低能耗、高可靠性的目标。

三、液冷 vs 风冷：新型存储器散热的技术优势

液冷（包括冷板液冷、浸没式液冷、喷淋式液冷等）通过液体（如水、氟化液）的高导热系数（水的导热系数约为0.6W/(m·K)，是空气的25倍），实现更高效的散热。与风冷相比，液冷在以下方面具有显著优势：

1. 散热效率：大幅提升器件可靠性

液冷可直接接触存储器芯片（如冷板液冷的金属冷板贴附于芯片表面），或完全浸没芯片（浸没式液冷），减少热阻（热阻可从风冷的0.5-1℃/W降至液冷的0.1-0.3℃/W）。例如，HBM3模块采用冷板液冷后，芯片温度可控制在60℃以下，比风冷降低20-30℃，有效避免热失控。

2. 能耗降低：优化数据中心PUE

传统风冷数据中心的PUE（电源使用效率）约为1.5-1.8（即每消耗1W IT负载功率，需额外消耗0.5-0.8W冷却功率）。液冷通过取消大功率风扇，将PUE降至1.2-1.3（部分浸没式液冷可降至1.1以下）。以一个10MW的数据中心为例，液冷每年可节省电费约1000-1500万元（按0.5元/度计算）。

3. 空间利用率：提高服务器密度

风冷需要预留大量通风通道（占服务器空间的30%-40%），而液冷无需风扇和通风空间，可将服务器密度提高50%-100%（如浸没式液冷服务器的密度可达100台/机柜，而风冷仅为40-60台/机柜）。这对于土地和电力成本高企的数据中心而言，具有显著的成本优势。

四、市场驱动：新型存储器增长带动液冷需求爆发

1. 新型存储器市场规模快速扩张

根据IDC、Yole等机构预测，2025-2030年新型存储器市场将保持高速增长：

• DDR5：2025年全球DDR5服务器内存市场规模将达到250亿美元，年增长率（CAGR）为28%（2023-2025年）；
• HBM3：2025年全球HBM市场规模将达到150亿美元，CAGR为35%（2023-2025年），其中HBM3占比超过60%；
• 3D NAND：2025年全球3D NAND市场规模将达到300亿美元，CAGR为15%（2023-2025年），堆叠层数将从当前的512层提升至1024层。

这些存储器的增长，直接带动了液冷散热的需求。例如，每台HPC服务器需配备2-4颗HBM3模块，每颗模块需1套液冷系统，市场需求随服务器出货量同步增长。

2. 液冷散热市场规模预测

根据Grand View Research数据，2025年全球液冷数据中心市场规模将达到300亿美元，CAGR为22%（2023-2025年）。其中，存储器散热占比约15%（即45亿美元），主要来自HBM3、DDR5和3D NAND的需求。

从渗透率来看，2023年液冷在数据中心的渗透率约为10%，而在新型存储器散热中的渗透率仅为5%（主要应用于HBM3）。随着DDR5和3D NAND的普及，2025年渗透率将提升至15%，2030年有望达到30%以上。

五、竞争格局：液冷解决方案提供商的布局

当前，液冷散热市场的竞争主要集中在专业冷却厂商和服务器厂商之间。其中，专业冷却厂商凭借技术积累和客户资源，占据了主导地位：

1. 英维克（002837.SZ）

英维克是国内领先的液冷解决方案提供商，其产品涵盖冷板液冷、浸没式液冷和液冷机柜。公司与华为、腾讯等厂商合作，为HBM3服务器提供定制化液冷系统。2024年，英维克液冷业务收入达到12亿元，占总收入的30%，同比增长50%。

2. 佳力图（603912.SH）

佳力图专注于数据中心冷却技术，其冷板液冷产品广泛应用于DDR5服务器和3D NAND存储设备。公司与阿里云合作，为其数据中心提供液冷解决方案，2024年液冷业务收入为8亿元，占总收入的25%。

3. 依米康（300249.SZ）

依米康的液冷解决方案涵盖整体数据中心冷却，包括存储器、服务器、网络设备等。公司与百度合作，为其AI数据中心提供浸没式液冷系统，2024年液冷业务收入为6亿元，占总收入的20%。

竞争趋势：随着市场需求增长，服务器厂商（如华为、戴尔）也开始布局液冷技术，通过“服务器+液冷”一体化解决方案抢占市场。但专业冷却厂商凭借技术和经验优势，短期内仍将占据主导地位。

六、政策影响：双碳目标推动液冷普及

全球“双碳”目标（碳达峰、碳中和）和数据中心能耗政策，是液冷散热的重要推动因素：

• 中国：《“十四五”数字政府建设规划》要求，到2025年全国数据中心平均PUE降至1.3以下，新建大型、超大型数据中心PUE降至1.25以下。液冷技术因能有效降低PUE（比风冷低0.2-0.3），成为实现这一目标的关键。
• 欧盟：《数据中心能效法规》（EU Data Center Regulation）要求，从2025年起，所有新建数据中心必须使用高效冷却技术（如液冷），否则不得运营。
• 美国：美国能源部（DOE）推出“液冷数据中心倡议”，提供财政补贴鼓励企业采用液冷技术，目标是到2030年将数据中心PUE降至1.1以下。

这些政策将加速液冷在新型存储器散热中的应用，推动市场规模快速增长。

七、风险因素

尽管液冷前景广阔，但仍存在以下风险：

• 成本较高：液冷系统的初期投资（如冷板、管道、冷却设备）比风冷高20%-30%，可能影响中小企业的 adoption；
• 泄漏风险：液冷系统的密封技术要求高，泄漏可能导致设备损坏，增加维护成本；
• 技术迭代：新型冷却技术（如相变冷却、热电冷却）可能对液冷形成替代，但短期内液冷仍将是主流。

八、结论

液冷在新型存储器散热中的应用，是技术需求（新型存储器散热困难）、市场驱动（新型存储器市场增长）、政策推动（双碳目标）共同作用的结果。随着DDR5、HBM3、3D NAND的普及，液冷散热市场将保持高速增长，2025年市场规模有望达到45亿美元，渗透率提升至15%。

对于投资者而言，专业液冷解决方案提供商（如英维克、佳力图）和新型存储器厂商（如三星、SK海力士）将受益于这一趋势。未来，液冷技术的进一步优化（如降低成本、提高可靠性），将推动其在新型存储器散热中的普及，成为数据中心和AI时代的核心技术之一。