2025年人工智能数据中心（AIDC）行业研究报告：液冷技术崛起与电源升级趋势

本篇文章的部分核心观点、图表及数据，出自民生证券于2025年2月13日发布的报告《AIDC系列（一）：电源、配电、冷却的发展趋势》，如需获得原文，请前往文末下载。

随着人工智能（AI）技术的飞速发展，数据中心作为其核心基础设施，正经历着前所未有的变革。人工智能数据中心（AIDC）不仅需要满足海量数据的处理需求，还要应对高功率、高密度的计算任务。本文将深入探讨AIDC的现状、市场规模、未来趋势以及竞争格局，特别关注液冷技术的崛起和电源系统的升级，为行业从业者和研究者提供全面的分析视角。

关键词：人工智能数据中心（AIDC）、液冷技术、电源升级、市场规模、未来趋势、竞争格局

一、AIDC市场规模与现状

人工智能数据中心（AIDC）是当前科技领域最具活力的细分市场之一。随着全球AI市场规模的不断扩大，AIDC的建设需求也呈现出爆发式增长。根据最新数据，2023年全球AI市场规模已达到5381.3亿美元，预计到2034年将以19.1%的年复合增长率持续增长至万亿美元级别。北美地区目前占据全球AI市场份额的37%，但亚太地区正成为增长最快的区域。

AIDC的建设需求主要集中在北美和亚太地区。北美作为全球最大的数据中心市场，其四大科技巨头——微软、谷歌、亚马逊和Meta——在2024年第三季度的资本开支均大幅增长。其中，微软计划在2025年投入800亿美元用于数据中心开发，亚马逊预计全年资本支出达到750亿美元。此外，由OpenAI、软银和Oracle组成的“星际之门”联合企业计划在未来四年投入5000亿美元建设智算中心，显示出AIDC市场的巨大潜力。

在中国，政府也高度重视算力基础设施的建设，《算力基础设施高质量发展行动计划》提出，到2025年，中国算力规模应超过300 EFLOPS，其中智算规模占比超过35%。这表明AIDC不仅在国际市场上备受关注，在国内市场也迎来了前所未有的发展机遇。

AIDC的建设并非一帆风顺。随着AI技术的不断演进，特别是大模型和生成式AI的兴起，数据中心面临着前所未有的挑战。一方面，AI芯片的功耗急剧增加，如英伟达的H100芯片功耗达到700W，而最新的GB200芯片功耗更是高达2700W。另一方面，单机柜的功率密度也在不断提升，从传统的10kW机柜发展到如今的120kW液冷机柜，这对数据中心的供电和散热能力提出了极高的要求。

AIDC市场规模的快速增长和建设需求的爆发，既为行业带来了巨大的机遇，也对技术升级和基础设施建设提出了新的挑战。

二、电源系统升级趋势

在AIDC的建设中，电源系统是核心环节之一，其性能直接关系到数据中心的稳定运行和能效表现。随着AI芯片功耗的增加和单机柜功率密度的提升，电源系统正经历着深刻的变革。

传统数据中心的电源系统主要依赖于不间断电源（UPS）和高压直流（HVDC）技术。UPS通过交流电的两次变换（AC/DC和DC/AC）来提供稳定的电力供应，但其效率相对较低，损耗较大。相比之下，HVDC技术通过减少逆变环节，直接将交流电转换为高压直流电，效率更高，损耗更少。未来，HVDC技术将进一步升级，输出电压等级从传统的240V、380V提高到750V甚至800V，这将显著提升供电效率，减少导体截面积和材料用量。

在机柜内，AI服务器电源的升级同样至关重要。随着GPU计算能力的不断提升，其功耗也相应增加。例如，英伟达的Blackwell架构服务器功耗从Hopper架构的10.2kW提升到14.3kW，而最新的GB200 NVL72液冷机柜功耗更是高达120kW。为了满足这些高功率需求，服务器电源的功率密度不断提升，从3kW、3.3kW逐步升级到8kW甚至12kW。同时，通过采用硅、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等新型半导体材料，电源的功率密度从32W/立方英寸提升至100W/立方英寸，能够在有限的空间内提供更高的功率输出。

为了提高电源系统的可靠性和冗余能力，后备电源（BBU）的设计也逐渐普及。BBU能够在电源切换时提供短暂的电力支持，确保IT设备的正常运行。其采用锂离子电池，具备体积小、转换效率高、寿命长等优点，能够有效降低故障影响范围，并支持热插拔功能，便于维护和升级。

总体来看，AIDC电源系统的升级不仅是技术发展的必然趋势，也是应对高功率密度挑战的关键所在。通过提升电源效率、功率密度和可靠性，数据中心能够更好地支持AI技术的快速发展，满足未来算力需求。

三、液冷技术的崛起

随着AIDC单机柜功率密度的不断提升，传统的风冷散热技术已难以满足高热密度机柜的散热需求。液冷技术作为一种高效的散热方案，正在逐渐兴起并得到广泛应用。

液冷技术的核心优势在于其强大的散热能力和经济性。液体的载热能力、导热能力和对流换热系数远高于空气，能够有效降低芯片和服务器的温度。例如，液冷系统常用的介质如去离子水、醇基溶液、氟碳类工质等，能够在短时间内将热量传导至冷却液中，并通过冷却液循环系统将热量排出数据中心。相比传统风冷，液冷技术能够显著降低数据中心的PUE值（电能利用效率），从常规的1.5降至1.2甚至更低，从而实现更高的能源利用效率。

液冷技术的经济性同样值得关注。虽然液冷系统的初期投资相对较高，但其较低的PUE值能够显著降低数据中心的电费支出。以10MW规模的数据中心为例，液冷方案的PUE值为1.15，相比PUE值为1.35的冷冻水方案，预计在2.2年内即可回收初期投资。此外，液冷技术还具备占地面积小、运维成本低等优点，能够有效提升数据中心的空间利用率和运行效率。

液冷技术的崛起不仅为AIDC的散热问题提供了有效的解决方案，也为数据中心的可持续发展提供了新的思路。随着技术的不断成熟和成本的降低，液冷技术有望在未来成为AIDC的主流散热方案，推动数据中心行业向更高功率密度、更高能效的方向发展。

四、竞争格局与未来趋势

AIDC行业的快速发展吸引了众多企业的参与，形成了复杂而激烈的竞争格局。在电源系统领域，传统UPS和HVDC供应商如科华数据、禾望电气等正积极布局高压HVDC技术，以满足未来数据中心对高效率、高功率密度的需求。同时，服务器电源制造商如麦格米特、欧陆通等也在不断提升电源功率密度和可靠性，以适应AI服务器的高功耗需求。

在液冷技术领域，英维克、高澜股份等企业凭借其在散热技术方面的优势，正在逐步扩大市场份额。液冷技术的崛起不仅为这些企业带来了新的发展机遇，也促使传统散热企业加快技术创新和产品升级的步伐。

未来，AIDC行业的发展将呈现出以下趋势：首先，随着AI技术的不断演进，数据中心的功率密度将进一步提升，对电源系统和散热技术的要求也将更加严格。其次，预制化、模组化和智能化将成为AIDC配电系统的重要发展方向，能够有效提升数据中心的建设效率和运维管理水平。最后，随着新能源技术的不断发展，AIDC的能源供应将更加多样化，全直流供电模式有望在未来得到更广泛的应用。

在竞争格局方面，AIDC行业的市场集中度将进一步提高。具备核心技术优势和创新能力的企业将脱颖而出，而那些无法跟上技术变革的企业则可能面临市场份额下降的风险。因此，企业需要不断加大研发投入，提升技术水平，以在激烈的市场竞争中占据有利地位。