【尚普研报】高功耗AI算力倒逼散热升级，两相冷板式液冷市场快速扩张

当AI大模型迈入千亿参数时代，GPU/CPU芯片功耗持续攀升，逐步向3kW、4kW级别突破。传统风冷方案早已触及散热天花板，而广泛应用的单相液冷，依靠液体升温显热带走热量，随着芯片功耗进一步抬升，流量、压力、换热效率的工程边际效应逐步凸显，已难以匹配超高功耗算力硬件的散热诉求。两相冷板式液冷技术借助工质相变实现潜热换热，相较于单相液冷方案，在同等散热载荷条件下可实现更低的冷却液循环流量与更高的换热密度，能够适配超高功耗算力硬件的散热需求，成为应对下一代高功耗AI芯片散热挑战的关键技术路径。

根据尚普咨询测算，2025年全球两相冷板式液冷市场规模为18.2亿美元。受AI算力集群功率密度飙升后传统风冷与单相冷板式液冷热管理效率触及瓶颈的驱动，两相冷板式液冷凭借潜热换热优势加速渗透。预计2026年全球两相冷板式液冷市场将增长至20.2亿美元，此后进入高速增长通道，至2034年有望达到46.7亿美元，2026至2034年间年复合增长率（CAGR）为11.1%。

资料来源：Dataintelo、尚普咨询

行业研究机构IDTechEx预测，伴随单GPU TDP持续突破1500W、2026-2027年两相直芯片（D2C）冷板冷却将迎来规模化普及窗口期，海外已落地多项成熟商用案例佐证其产业化价值：德国明斯特大学部署ZutaCore无水两相液冷HPC集群，消除漏水隐患，相较传统风冷系统，散热能耗最高降低82%，PUE低至1.04；软银和富士康在使用NVIDIA H200 GPU的AI服务器中使用了ZutaCore的两相液冷技术。在冷却效率方面，单个机架pPUE

(partial-Power-Usage Effectiveness，部分能耗效率)达到了1.03；三菱重工业株式会社（MHI）与EXEO集团株式会社于2025年末宣布，双方合作打造的采用两相直达芯片冷却（两相DLC）技术的图形处理单元（GPU）服务器已正式进入商业化使用阶段¹。

英伟达首席热设计专家Ali Haidari团队在第42届半导体热测量、建模与管理研讨会（SEMI-THERM）发布的三篇论文《面向端到端数据中心芯片直接两相冷却系统的流网络建模方法开发》²、《对用于缓解机架级两相D2C冷却系统不稳定性问题的流量限制器进行实验评估》³、《两相高密度计算数据中心的数字孪生：泵送式两相机架冷却的系统级实验数据集及手动组件表征》⁴分别从两相冷却流网络数字孪生建模、机架级两相D2C系统被动流量稳定方案、高密度算力机架系统级实验数据集与组件表征三个维度完成技术闭环，解决了仿真设计、系统运行稳定性、实验标定标准化等产业化关键卡点，验证了两相冷板式液冷在超高功耗算力场景下的工程落地可行性，表明了两相冷板式液冷成为下一代AI数据中心散热的技术演进方向。在此驱动下两相冷板式液冷市场将迎来快速起量阶段。

¹ https://www.mhi.com/news/25122201.html

²A. Heydari et al., "Development of a Flow Network Modeling Approach for End-To-End Data Center Direct To Chip Two-Phase Cooling Systems," 2026 42nd Semiconductor Thermal Measurement, Modeling & Management Symposium (SEMI-THERM), San Jose, CA, USA, 2026, pp. 59-68, doi: 10.23919/SEMI-THERM71268.2026.11573110.

³A. Heydari et al., "Experimental Evaluation of Flow Restrictors for Mitigating Instabilities in Rack-Level Two-Phase D2C Cooling Systems," 2026 42nd Semiconductor Thermal Measurement, Modeling & Management Symposium (SEMI-THERM), San Jose, CA, USA, 2026, pp. 116-120, doi: 10.23919/SEMI-THERM71268.2026.11573093.

⁴A. Heydari, M. Mehrabi, A. Ortega, Y. Manaserh and O. Al-Zu’bi, "Digital Twin for Two-Phase High-Density Computing Data Center: System-Level Experimental Dataset and Manual Component Characterization for Pumped Two-Phase Rack Cooling," 2026 42nd Semiconductor Thermal Measurement, Modeling & Management Symposium (SEMI-THERM), San Jose, CA, USA, 2026, pp. 138-147, doi: 10.23919/SEMI-THERM71268.2026.11573092.