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剛剛過去的周末,光伏、儲(chǔ)能行業迎(yíng)來重磅利好(hǎo)消息:摩根士丹(dān)利調高寧德時代(dài)目標價,在黃仁勳、奧特曼兩位大佬加持下(xià)“儲能與AI”的(de)故事發酵。

圖(tú)片來源網絡
摩根士丹利調高寧德時代目標價
3月10日,摩根(gēn)士丹利發布報告(gào),將中國電池(chí)巨頭寧德(dé)時代(CATL)的評(píng)級上調至“超配”,並設定目標價為210元人民幣。在(zài)報告中,摩根士(shì)丹利分析師指出(chū),寧德時(shí)代作為全球領先的電池(chí)製造商,受益(yì)於電動汽車市場的快速增長和電池需求的攀升。
摩根士丹利發布報(bào)告(gào)指出,隨著價格戰接近尾聲,寧德時代準備通過新一代大規模生產(chǎn)線提高成本效率(lǜ),並擴大在淨資產收益率方麵的優勢,看到寧德時代在基本麵上的多個(gè)拐點,上調公司評級(jí)至超配,並選為行業首選。
另外,據央視網10日報道,寧德時代董事(shì)長曾毓群在采訪時談到了近期多家歐美車企削減或推遲電動化的話(huà)題,“歐美車企沒有回歸燃油車,也沒有停止(電動汽車),可能是因為不賺錢,所以往後延遲一(yī)陣。”
從(cóng)儲能業(yè)務來看,寧德時代是當之(zhī)無(wú)愧的王者。國海證券預計,該公司2023年動力和儲能電池的出貨量達380GWh以上,同比增長31%以上。單2023年四(sì)季度看,公司的出貨量達110GWh以上,同比增長14%以上,環(huán)比增長10%以上。按四季度中值計算,假設公(gōng)司的電池業務(wù)利潤貢獻在90%,則測算公司(sī)單Wh盈利在1毛左右,與公司2023年前三季度的單位盈利基本保持相當。
黃仁(rén)勳、奧特曼:AI的盡頭是光伏和儲能
消息麵上,在算力爆炒之後,“儲能+AI”的故事在剛剛過去的這個周末發酵了。據報道,英偉達CEO黃仁勳在一次公開演講中指出,AI未來發展與狀和儲能緊密相連(lián)。黃仁勳在演講中明確表示:“AI的盡頭是(shì)光伏和儲能!我們不能隻想著算力,如果隻考慮計算機,我們需要燒(shāo)掉14個地球的能源。”
早在2月27日(rì),就(jiù)有人(rén)在社交視頻上講(jiǎng)“儲能與AI”的故事(shì),引用的也(yě)是(shì)所謂“黃仁勳的演講”。與此同時,OpenAI的(de)創始人山姆·奧特曼也提(tí)出了(le)類(lèi)似的看法。奧特曼表示,“未來AI的技術取決於能源,我們需要更多的光伏和儲能。”
ChatGPT日耗電超50萬度
人工智能技術的快速發(fā)展(zhǎn),帶來了巨大的(de)算力和能源消耗。據《紐約客》雜誌報道,ChatGPT日耗電超50萬度,相當於1.7萬(wàn)個美國家庭,以響應用戶的(de)約2億(yì)個請求。
*近,在博世互聯2024大會上,馬斯克遠程連線接受了博世CEO和董事長的采訪。馬斯克提到人工智能的(de)發展速度前所未見,似乎每過6個月的時間,算力就會增加10倍,遠遠超出了摩爾(ěr)定律每18個月翻番的速度。他(tā)預計,兩年內年將由“缺矽”變為“缺電”,而這可能阻(zǔ)礙AI的發展。
“目前算力增長已經麵臨(lín)瓶頸,很明顯,接下來變壓器會陷入短缺,緊接著就是電力,等到2025年,我們將沒有足夠的電力來運行所有的芯片。”馬斯(sī)克稱。
事實上,馬(mǎ)斯克對電力短缺的擔憂也不是一天兩天了,此前曾多次公開強調解決日益增長的電力需求的緊迫性。他認(rèn)為,需要加快(kuài)項目進度,以跟上不斷增長的電力需求。
我國台灣地區4月電價調漲箭在弦上,“電價工作小組”3月(yuè)12日起將連開4場討論會。其中民(mín)生用電擬分三級(jí)距調漲,*小漲幅700度(或500度)以(yǐ)下約(yuē)漲5%,701~1000度約漲7%,1001度以上漲約10%;產業用電(diàn)依產業別分三級距(jù)調漲,但連二(èr)年用電成長、用電(diàn)50億度以上“超(chāo)級大(dà)戶”以公司別來看,調幅(fú)*高(gāo)上看近3成,台積電(diàn)首當其衝;但用電衰退麵(miàn)板、石化(huà)、鋼(gāng)鐵,漲幅較小。4月電(diàn)價方案平均漲幅在(zài)10~15%。
波士頓谘詢公司就曾分析稱,預計2030年左右,美國數據中心的電力消耗將較2022年增長三倍,相(xiàng)當於電力總(zǒng)需求的7.5%,會(huì)大幅提(tí)升社會用電量。
谘詢公司Grid Strategies也曾發(fā)布過一項研究,認為美國未(wèi)來五(wǔ)年的年度電力需求增長大約在1.5%左右。而根據EIA的數據,美國發電量近15年來才增加了不到3%。過慣了供需相對穩定日子的美國供電體係,和麵臨不少問題的電(diàn)網,能否應對驟然增長(zhǎng)的需求,尚有待觀察。
從儲能業務來看,寧德時代是當之無愧的王者。國海證券預計,該公司2023年動力(lì)和(hé)儲能電(diàn)池的出貨量達(dá)380GWh以上,同比增長31%以上。單2023年四季(jì)度看,公司的出貨(huò)量達110GWh以上,同比增長14%以上,環比增(zēng)長10%以上。按四季度中值計(jì)算,假(jiǎ)設公司的電池業務利潤貢獻在90%,則(zé)測算公司單Wh盈利在1毛(máo)左右,與公司2023年前三季度的單位盈利基本保持相當。
AI大模型下的(de)液冷發展趨勢
摘要
液冷是一(yī)種用液體來冷卻電子設備的散熱技術,能夠顯著提高數據中心散熱效率。液(yè)冷技術根據冷卻液與發熱器件的接觸方式不同,可以分為間接液(yè)冷和直接液冷,其中間接液冷(lěng)主要包括(kuò)冷板式(shì)液冷(lěng),直接液冷包括浸沒式液冷和噴(pēn)淋(lín)式液冷。冷板式液冷和浸沒式液冷是目前主流的(de)液冷形式,冷板式(shì)液冷應用*為廣泛,在改造成本、可維(wéi)護性、兼(jiān)容性方麵具備(bèi)優勢;浸沒式液冷冷(lěng)卻效果*好,節能性上優勢明顯,但可維護性和兼容性一般,多用於高功率密度機櫃(guì)。
控製當前數據中心溫控(kòng)方式仍以風冷為主,液冷方(fāng)案中冷(lěng)板式技術更為普及。2022年數據中心液冷技術的滲透率大(dà)概在5%~8%左右,風冷仍然占據90%以上的市場份額。按照服務器出貨量口徑統計,2023H1我國冷板式液(yè)冷(lěng)服(fú)務器比例為90%左右,浸沒式液冷滲透率為10%。
數據中(zhōng)心算力與能耗水漲(zhǎng)船高,逐漸超出風冷散熱閾值,液冷散熱已是趨勢所向。Chatgpt為代表的生(shēng)成式人工智(zhì)能模型拉升(shēng)算力需(xū)求,百億參數成為模型湧現門檻,算力成為大模型性能提升的關鍵。大模型帶來大算(suàn)力,大算力帶來高功(gōng)耗,Intel的多款CPU芯片的TDP已突破350W,NVIDIA 的H100係列GPU芯片TDP更是達到700W。這(zhè)也導致單(dān)服務器(qì)和單機櫃功率均顯著上升,已經逐漸超出風冷散熱的覆蓋(gài)範圍,液冷散熱已成為(wéi)必然(rán)趨勢。
PUE限製是現階段液冷技(jì)術發展的核心驅動力。PUE代表數據中心能源使用(yòng)效率,等於數據中心總耗(hào)電/IT設備(bèi)耗電,比(bǐ)值越接近於1,說明(míng)能源越接近全部(bù)都用於IT設備負載上。我國數據中心平(píng)均PUE為1.49,仍有半數區域的數據中心PUE位於1.5以上。近幾年,國家與地方出台了(le)一係列針(zhēn)對新建(jiàn)與老舊數據中(zhōng)心PUE的管控計劃,明確要求東、西部樞紐節點數據中心PUE分別控製在1.25、1.2以下。而傳統風冷方案的數據中心PUE一般在1.5左(zuǒ)右,高於政策要求的(de)範圍;液冷方案能夠有(yǒu)效降低(dī)冷卻係統的能耗水平,從而將數據中心(xīn)整體PUE降低到1.05-1.2左(zuǒ)右,滿足相關的(de)政策要求。
數據中心TCO是液冷技術規(guī)模應用的關鍵因素。數據中心總成本(TCO)包括建設成本(Capex)和運營成本(Opex)。根據奕(yì)信通科技在2022年數據中心標準峰會(huì)發(fā)布的報告(gào)進行(háng)測(cè)算,以華東地區(qū)數據中心建設情況為例,現階段冷板式液冷方案的TCO甚至(zhì)Capex已經低於風冷(lěng),浸沒式液冷方案(àn)的(de)TCO也將在運行五年左右之後(hòu)出(chū)現低於風冷方案的拐點。但是該測算結果依賴於一(yī)定的前提條件:如機櫃功率(lǜ)達到(dào)30KW、不(bú)計算服(fú)務器折舊和服務器運營支(zhī)出、水電費(fèi)與房租等運營成本按華東地區情況計價、采用集中式大型IDC機房且(qiě)IT設備在12個月線性上架後實現80%負(fù)載率、外界氣(qì)溫對製冷係統的能耗需求較高等。因此在(zài)西北(běi)部地(dì)區、較小(xiǎo)型數據中心等場景下液冷技術的經濟(jì)性尚沒有完全(quán)體現。但在數據中心發展的(de)大型化、集約化的趨勢下(xià),且(qiě)液冷方案仍存在每年降本5-10%的空間,再考慮到液冷(lěng)方案能夠有(yǒu)效延長服(fú)務器使用壽(shòu)命,未來液冷數據中心(xīn)TCO的(de)優勢將(jiāng)更加明顯。
控製(zhì)數據中心液冷未來市場規模估算:到2025年,中國數據中心液冷市場規模將達到359億元左右,CAGR達到72.4%;AI數據中心液(yè)冷市(shì)場規模將達到280億元(yuán)左右,CAGR達到71.4%;通用數據(jù)中心液冷市場規模(mó)將達到79億(yì)元,CAGR達(dá)到76.2%。
1液冷(lěng)技(jì)術詳(xiáng)解(jiě)
液冷是一種用液體來冷卻電子設備的散熱技術。液冷的工作原理是以液體作(zuò)為冷媒,利(lì)用液體的高熱容和高熱傳(chuán)導性能,通過液體流動將IT設備的內部元器件產生(shēng)的熱量(liàng)傳遞到(dào)設備外,使IT設備的發熱器件得到冷卻,以保證IT設備在安全溫度範圍內運行(本文主要討(tǎo)論數據中(zhōng)心(xīn)應用場景下的液冷技術)。根據冷卻液與(yǔ)發熱器件的接觸方式不同,可以分(fèn)為間(jiān)接(jiē)液冷(lěng)和直(zhí)接液冷。間(jiān)接液冷是指服務器熱源與冷卻液之間沒有直接(jiē)接觸的換熱過程,以冷板式液冷技術為主(zhǔ)。直接液冷是指將發(fā)熱部(bù)件與冷卻液直接接觸的冷卻方式,包括浸沒式(shì)和(hé)噴淋(lín)式液冷技術。其中又可(kě)以根據(jù)冷(lěng)卻液是否會發生液態(tài)到氣態的轉變,將浸沒式液冷分為(wéi)單相浸沒式液(yè)冷和(hé)雙相浸沒式液冷。當前,冷板式液(yè)冷和浸(jìn)沒式液冷為液冷的主要形式(shì)。

液冷係統通用(yòng)架構包括室(shì)外側和室內側兩部分(fèn):室外側包含冷卻塔、一次側管網、一次側冷(lěng)卻液;室內(nèi)側包含 CDU、液冷機(jī)櫃、ICT 設備、二次側管網和二次側冷卻液。室外側為外部冷源,通常為室外的冷水機組、冷卻塔或幹冷器,熱量轉移主要通(tōng)過水溫的升降實現;室內側包括供液環路和服務器內部流道,主要通(tōng)過冷卻液溫度的升降實現熱量轉移;兩個部分通過CDU中的板式換熱器發生間壁式換(huàn)熱。

1.1 冷(lěng)板式液冷
冷板式液冷屬於間(jiān)接液冷,冷卻液不(bú)與服務器芯片直接接觸。冷板式液冷也被稱作(zuò)芯(xīn)片級液冷,技術(shù)原理是通過在服務器(qì)組件(如 CPU、GPU等高發熱(rè)部件)上安裝液冷板(通常為銅(tóng)鋁等導熱金屬構成的封閉腔(qiāng)體),服務器組件通過導熱部件將熱量傳導到液冷板上,然後利用液冷板內部的液體循環將熱量傳(chuán)遞到遠離服務器的散熱(rè)單(dān)元;同時一般會增設風冷單(dān)元為低發熱元件進行散熱(rè)。
冷板式液冷係統主要由冷卻塔、CDU、一(yī)次側 & 二次側(cè)液冷管路、冷卻介質、液冷機櫃組成(chéng);其中液冷機(jī)櫃內包含(hán)液冷板、設備內液冷管(guǎn)路、流體連接器、分液器等。

1.2 浸沒式液冷
浸沒(méi)式液冷屬於直接(jiē)液冷,將發熱器件浸(jìn)沒在冷卻(què)液中進行熱交換,依靠(kào)冷(lěng)卻液流動循環帶走熱量。
浸沒式液冷係統(tǒng)室外側包含冷卻塔(tǎ)、一次側管網(wǎng)、一次側(cè)冷卻液;室內側包含 CDU、浸沒腔體、IT 設備、二次側管網和二(èr)次側冷卻液。使用過程中 IT設備完全浸沒在二次側冷卻液(yè)中,因此二次側循環冷卻液需要采(cǎi)用不導電液(yè)體,如礦物(wù)油、矽油、氟化液等。
浸沒式液冷根據冷卻液換熱過程(chéng)中是否發生相變,可以(yǐ)進一步分為單相浸沒式液冷和雙相浸沒式液(yè)冷(lěng)技術。
1.2.1 單相浸沒式液冷
在單相浸(jìn)沒(méi)式液冷中,冷卻液在熱量傳(chuán)遞過程中僅發生溫度變化,而不存在相態轉變。單相浸沒(méi)式液冷的技術原理(lǐ)為:CDU循環泵驅動二次側(cè)低溫冷卻液由浸沒腔體底部進入,流經豎(shù)插在浸沒腔體中的IT設備時帶走發(fā)熱(rè)器(qì)件熱量;吸收(shōu)熱量升溫後的二次側冷卻液由(yóu)浸沒腔體頂部出口(kǒu)流回CDU;通過CDU內部的板(bǎn)式換熱器將吸收(shōu)的熱量傳遞給一次側冷卻(què)液;吸熱升溫(wēn)後的一次側冷卻液通過外部冷卻裝置(如冷卻塔)將(jiāng)熱量排放到大(dà)氣環境中,完成(chéng)整個冷卻過程。

1.2.2 雙相浸沒式液冷
雙相浸(jìn)沒式液冷的不同之處在於冷卻液(yè)會發生相態轉變(biàn)。雙相(xiàng)浸沒式液冷的傳熱路徑與單相浸沒液冷基本一致,主要差異在於二次側冷卻(què)液僅在浸沒腔體內部循環區域,浸沒腔(qiāng)體內頂部(bù)為氣態區(qū)、底部為液態區;IT設備完全浸沒在低沸點的液(yè)態冷卻液中,液態冷卻(què)液吸收設備熱量後發生沸(fèi)騰,汽化產生的高溫氣態冷卻液因密度較小,會逐漸匯聚到浸(jìn)沒腔體頂部,與安裝(zhuāng)在頂部的(de)冷凝器發(fā)生換熱後冷凝為低(dī)溫液態冷卻液,隨後在重力作用下回流(liú)至腔(qiāng)體底部,實現對IT設備的散熱。

1.3 淋式液冷
噴淋式液冷屬於直接液冷(lěng),將冷卻液精準噴灑於(yú)電子(zǐ)設(shè)備器件進行散熱(rè)。冷卻液借助特製的噴淋板精準噴灑(sǎ)至發熱器件或與之相連接(jiē)的固體導(dǎo)熱材料上,並與之進行熱交換,吸熱後的冷卻液換熱(rè)後(hòu)將通過回液管、回液箱等集液裝置進行收集並通過循環泵輸送至CDU進行(háng)下一次(cì)製冷循環。
噴淋式液冷係統主要由冷卻塔、CDU、一(yī)次側 & 二次(cì)側液冷管路(lù)、冷卻介質和噴淋式液冷機櫃組成;其中噴淋式液冷機櫃通常包含管路係統、布(bù)液係(xì)統、噴淋模塊、回液係統等。

1.4 不同液冷方(fāng)案的比較

1.4.1 冷板式液冷目前應用*為廣泛,在改造成本、可維護性、兼容性方麵具備優勢
冷(lěng)板式液冷的優勢主要在於:
1)兼(jiān)容性:冷板式液冷的(de)改造成本相對較低,不(bú)需(xū)要對數據中(zhōng)心現有的機(jī)房及機櫃進行大規模改造,其適用的硬盤、光模塊等服務器部件與風冷方案一致,運(yùn)維模式(shì)、機房承重與風冷場景也基本一致(zhì);
2)散熱效(xiào)果與(yǔ)節能性(xìng):冷卻效果和節能性要(yào)遠好於(yú)風冷,PUE可以達到1.2左右;(據《綠(lǜ)色高能效數據中心散熱冷卻技術研(yán)究現狀及發展趨勢》數據顯示,風冷散熱下數據中心的 PUE 值通常在(zài)1.5左右)
3)可靠性(xìng):液(yè)體與設備不直接接觸,可靠性(xìng)更高;
4)維護性:易開(kāi)展維護性設計,可實現在線維護方案;
5)噪聲:風機轉速大幅降低,噪聲值可至 70dB 左(zuǒ)右。
冷板式液冷的局限性主要在於:
1)液體沒有與電子器件直接接觸,而是通過金屬管壁進行熱(rè)交換,與直接接觸的浸沒式液冷相比冷卻與節能(néng)效果欠(qiàn)佳;
2)IT設(shè)備、冷卻(què)液、管路(lù)、供配電等不統一,服務器多與機櫃深耦合;
3)管路接(jiē)頭、密封件較多,漏液(yè)維(wéi)護複雜。
1.4.2 浸沒式液冷的散熱效果和節能(néng)性優勢明顯,但兼容性和維護性一般(bān),多用於高功率密度機櫃
浸沒式液冷的優(yōu)勢主要在於:
1)散熱效果與節(jiē)能性:與冷板式液冷相比,浸沒式液冷(lěng)中采用了直接接觸式(shì)的熱交換(huàn),傳熱係數高,冷卻效果更好,節(jiē)能性更強(qiáng)(雙相浸沒式(shì)液冷方(fāng)案的PUE在1.04-1.07左右,單(dān)相浸沒式為1.09左右)
2)緊湊:支持高密機櫃,單櫃散熱量高(gāo)達160kW;同時,機櫃間無需隔開距離,機房不需要空調和冷凍機組、無需架空地(dì)板(bǎn)、無需安(ān)裝(zhuāng)冷(lěng)熱通道封閉設施;
3)可(kě)靠性:設備完全浸沒在液體中,排(pái)除了溫度、風機振動、灰塵等帶(dài)來(lái)的可靠性問題;
4)噪(zào)聲:100%液體冷卻,無需配置風扇,實現**“靜音”機房。
浸沒式液冷的局限(xiàn)性主要在於:
1)兼容性較差:IT設備需要定(dìng)製(zhì),光模塊、硬盤等部件兼容(róng)性仍待驗證;此(cǐ)外,雙相浸沒式液冷方案適配的服(fú)務器需(xū)改為刀片式,其專用機櫃對於管路要求高,控(kòng)製複雜(zá);
2)維護複雜:浸沒式液(yè)冷設備維護時需要(yào)打開Tank上蓋,並配備可移動機(jī)械吊臂或專業維護車實現設備的豎直插拔,維護複雜度高(gāo),耗(hào)時長(zhǎng);且開蓋維護過程有一定的冷卻液揮發問題,增加運(yùn)行(háng)成本;
3)承重要求高:因浸沒式液冷係統Tank內充滿冷卻(què)液(yè),整櫃重量(liàng)大幅增加,對機房有特殊承重要求(qiú),普遍要求(qiú)浸沒式液冷(lěng)機房地板承重應大於(yú)1500kg/m2;
4)國產冷媒待驗證:單相浸沒式液冷方案所使(shǐ)用的國產冷媒仍待驗證。
浸沒式液(yè)冷比(bǐ)較適用於對功率(lǜ)密度、節能性要求較高的大型數據中心,特(tè)別是地理位置較為特殊、空間有限的數據中心。
1.4.3 噴淋式液冷在安裝便利性、空間利用(yòng)等方麵有優(yōu)勢,但是現階(jiē)段落地應用相對(duì)較少(shǎo)
噴(pēn)淋式液冷不需要對數據中心基礎設施進行(háng)大幅改動,安裝便(biàn)捷,空間利用率高(gāo),且噴淋方式能夠節省冷卻液,其不足在於服務(wù)器整體密封(fēng)於氣相櫃中,排液、補液,維護時會(huì)破(pò)壞服務器原(yuán)有密封(fēng)結構。目前噴淋式液冷技術的應用場景有限,隻有少量數據中心(xīn)采用了噴淋式液冷技術。
2 數據中心液冷行(háng)業基本情況與競爭格局
2.1 基本(běn)情況:數據中心液冷行業(yè)如(rú)日方升,液冷技(jì)術有望加速導入
數據中心溫控方式仍以(yǐ)風冷為主,液冷技術有(yǒu)望加速導入。目前(qián)數(shù)據中心的散熱方式仍然以風冷為主(zhǔ),在算力設備以及數(shù)據中心機房的高熱密(mì)度趨勢和高能效散熱要求的雙重推動(dòng)下,預計未來液(yè)冷將成為主流的數據中心溫控方式。根據產業調研與曙光數創的信息,2022年數據中(zhōng)心液冷技術的滲透率大(dà)概在5%~8%左右,風冷仍然占(zhàn)據90%以上的(de)市(shì)場份額;預計2025-2028年時液冷技術的滲透率有望達到30%。
液冷方式以冷板式為主,浸(jìn)沒式技術有望加速推廣。當前主流的液冷技術包括冷板式液冷和浸沒式液冷,由於冷(lěng)板式液冷對於數據中心的改(gǎi)造難度(dù)較(jiào)低,改造所需成本也較(jiào)為可控,所以目前冷板式液冷的市場應用相對更加普及(jí)。根據IDC《中國半年度液冷服務器市場(2023上半年)跟蹤》報(bào)告(gào),按照服務器出貨量口徑統(tǒng)計,2023H1我國冷板式液冷服務器比例(lì)達到90%左右,浸沒式液冷滲透率僅為10%。但隨著國家對(duì)於數據中心PUE的政策要求的愈發嚴格,機櫃功率密度的持續抬升以及浸沒式液冷技術的逐漸成熟,浸沒式液冷方案有望進入加速推廣期。
2.2 產業鏈:涉及環節眾多(duō),存(cún)在較高進入壁壘
液冷(lěng)產業鏈涉及(jí)環節眾多,包括(kuò)上遊的液冷設備(bèi)及產品零(líng)部(bù)件提供商、中遊的液冷服務器及液冷基礎設施提供商與下遊的數據中心使用者。上遊主要為產品(pǐn)零部件及液冷設備,包括快速接頭、CDU、電磁閥、浸沒液(yè)冷TANK、manifold、冷卻液等產(chǎn)品,代表性廠商有英維克、3M、高瀾股份、雲酷、奕信(xìn)通、廣東合一、綠色雲(yún)圖、巨化股份等。中遊主要為液冷(lěng)服(fú)務器、芯片廠商以及液冷集成設施、模(mó)塊與(yǔ)機櫃等,代表性廠商有華為、中興、浪潮、曙光、新華三、聯想、超聚變、英特爾等。下遊主要為數據中心的(de)使(shǐ)用者,包括三家電信運營商,百度、阿裏巴巴、騰訊、京東等互聯網企業(yè),數據港、光環新(xīn)網等第三方IDC服務商以及政府、科研(yán)機構、金融、能源、交通等其他(tā)信息化需求客戶。

產業鏈(liàn)存在較高的技術、人才、客戶認證壁壘。
1)技術壁壘:液冷數據(jù)中心基(jī)礎設施產品的研發(fā)和製造涉及冷卻技(jì)術、製冷係統設計及仿真技(jì)術、溫濕度解耦控製算法等多(duō)項技術領域,要求企業在液冷核(hé)心技術進行多年研究積累,深入掌握液冷技術的相關原理(lǐ)和應用。此外,液冷數據中心基礎(chǔ)設施產品工藝流程複雜,需要掌握生產製造流程(chéng)中的核心工藝,同時需具備成熟的控製體係,對產(chǎn)品質量進行把控,保證產品(pǐn)的合格率,因此數據中心液冷行業具有較高的(de)技術壁(bì)壘。
2)人才壁壘:液冷數據中心基(jī)礎設施(shī)領域屬於新興技(jì)術密集(jí)型產業,產品性能涉及(jí)材(cái)料化學、熱力學、電子學、計算機科學等多學科,並且數據中心的製冷係統存在定製化特征(zhēng),因此對研發技術人員的技術研發能(néng)力和行業經驗要(yào)求較高。目前行業(yè)發(fā)展曆程較短,技術與產品仍處(chù)於驗證階段(duàn),高端(duān)技術人才相對稀缺,且高端人才(cái)主要集中規(guī)模較大(dà)的企業以(yǐ)及***研究機構中,因此新(xīn)進企業難以在短期內(nèi)培養出一批具備技術開發實力並擁有豐富實踐項目經驗的專業技術(shù)隊伍,由(yóu)此數據中心液冷行業存在較高的專業(yè)人才(cái)壁壘(lěi)。
3)客(kè)戶認證(zhèng)壁壘:出於安全性、穩定性等考慮,企業客戶在選擇液冷數據中心基礎設施供應商時通常需要(yào)進行嚴(yán)格的資質(zhì)驗證。尤其是金融、醫藥等機構出於數據安全、保密等要求,對液冷數據中心基礎設施解(jiě)決(jué)方案供應商挑選非常(cháng)嚴格,需要對企業產品質量水平、項目經驗、技術研發能(néng)力進行綜合考察,因(yīn)此認(rèn)證過(guò)程複雜且耗時較(jiào)長。液冷數(shù)據中心基礎設施廠商(shāng)應具(jù)備較強的產品研發能力、穩定的產品供應以及售後服務(wù)經驗(yàn),同(tóng)時具(jù)備豐富(fù)的技術儲備,才能滿足不同客戶的需求。另一方麵,由於更換液冷數據中心基礎設施供應商會對產品的穩定(dìng)性形(xíng)成風險,客戶在與液冷數據中心基礎設施供應商建立生產配套(tào)關係(xì)後,傾向於維持與現有技術供應商的合作,不會輕易更換主要供應商,因此(cǐ)先進入者一旦建立起自身客戶資源、形(xíng)成先發優勢,新進入企業(yè)將很難在短(duǎn)期(qī)內(nèi)爭奪市場份額、改變行業現有格局(jú),因此(cǐ)數據中心(xīn)液冷行業具有較高的客戶認證門檻(kǎn)。
2.3 競爭格局:行(háng)業仍處於技術驗證階段,市場格局尚不明確
目前液冷行業仍處於技術驗證階段,技術路線、產品結構、行業標準等還無定(dìng)數,國外廠商難以進入中國市(shì)場,市場競爭格局尚不明確。目前(qián)市場中主要廠商在液(yè)冷技術和產品方(fāng)麵還(hái)處於實驗研究或初步應用階段,產品結構與行業標準尚在演進,市場內還未形成具備較強核心競爭力的龍頭廠商,市場競爭格(gé)局尚未穩定。此(cǐ)外,由(yóu)於中國對數據安全的保護,在數據中心基礎設施的供應方麵存在一定的(de)地域壁(bì)壘,因此(cǐ),目前國(guó)外廠商的產品的應用主要(yào)以其本國市場為主(zhǔ),進入中國市場較(jiào)為(wéi)困難。
3 數據中心液冷行業未來看(kàn)點
3.1 推理/訓練服務器功耗有望達到10/2kW,液冷方案成為首選
生成式人工智能橫空出世,助推AI算力景(jǐng)氣度(dù)。受ChatGPT為代表的生成式(shì)人工(gōng)智能大(dà)模型等新業態帶動,全新(xīn)的AI應用(yòng)場景有望在未來3-5年爆發,百億參數是大模型(xíng)具備湧(yǒng)現能力的門檻,千億參數的大模型(xíng)將具備較好的湧現(xiàn)能(néng)力,AI算力成為(wéi)大模型能力提升的(de)核心驅動力(lì)。現階段ChatGPT的總算力消耗達到了(le)3640PF-day(每秒計算一千(qiān)萬億次,需要計(jì)算3640天),需要7-8個投資規模30億元,算力(lì)500P的超大數據中心才(cái)能支撐其訓練過(guò)程,AI算(suàn)力的重要性不言而(ér)喻。據IDC預測,全球AI算力市場規模將從2022年的195.0億美元(yuán)增長(zhǎng)到2026年的346.6億美元,其中生成式AI算力市場規模將從2022年的8.2億美元增長到2026年的109.9億美元,生成式AI算力占整(zhěng)體AI算力市場規模的比例將從4.2%增長(zhǎng)到31.7%。

大模型帶(dài)來(lái)高算力,高算力帶來高功耗。隨(suí)著AI計算、HPC計算等高性能計算需求不斷提升,CPU、GPU等(děng)計算芯片(piàn)朝高算力、高集(jí)成方向演進,同時也導致單顆計算芯片功耗的大幅提升。對於CPU、GPU、ASIC等計算(suàn)芯片而言(yán),一(yī)方麵可以通過(guò)增加(jiā)計算核心(xīn)數或提高單核心的(de)主(zhǔ)頻等方式來提高算力,此舉會顯著增加芯片的TDP(熱設計功耗);另一方麵(miàn)可以依靠先進製程技術來縮減單位算力對應(yīng)的TDP(TDP/算力)。但是由於先進製程技術推進(jìn)較慢等因素,單位算力對應TDP的下降(jiàng)幅度逐年減少,且遠不(bú)及算力的增長速度,這也導致(zhì)了AI芯片功耗的大幅攀升。當前,Intel的多款CPU芯片的TDP已突破350W,NVIDIA 的H100係列GPU芯片的TDP更高達700W。

計算芯片高功耗造成單服務器功耗顯著提高。單服務器功(gōng)耗大部分源(yuán)於計算(suàn)芯片,服務器的核心組件包括(kuò)CPU(中央處理器)、GPU(圖形處理器)、內存芯片(piàn)、SSD(固態硬(yìng)盤)、網卡、PCB主板、RAID卡、HBA卡和電源等。CPU/GPU等計算芯片在(zài)通用(yòng)服務器功耗(hào)中占比(bǐ)約為50%左右,而在AI服務器中,計算芯片的功(gōng)耗占比(bǐ)高達80%以上。我們參考2022-2023年中國電信(xìn)集采(cǎi)AI服(fú)務器配置與阿裏雲通用服務器配置進行功(gōng)耗計算,服務器的功耗可以(yǐ)粗略估(gū)計為所有組件的功耗總和(hé);選取超聚變FusionServer 2288 V7作為通用服務器的代表型號,超聚變(biàn)FusionServer G5500 V6作為AI訓練服務器的代表型號,超聚變FusionServer G8600 V7作(zuò)為AI推理服務器(qì)的代表型號。
通過我們的測算,通用服務器的總功耗為595W,AI訓練服務器的總功耗為7015W,AI推理服務器的總功耗(hào)為1615W。但是由於芯片超頻,額外的NVLINK模組等(děng)因素的存在,計算芯片的實際滿載功耗(hào)往往會高於官方標定的(de)功耗。以上(shàng)因素導(dǎo)致服務器(qì)的實際功耗可能會高於各組件的總(zǒng)功耗,具體的功耗(hào)還(hái)要以實際測試為準。根據超(chāo)聚變服(fú)務器功耗計算器的測算,當前配置下的通用服務器的實際滿載功(gōng)耗(hào)為700W左右,AI訓練服務器的實際滿載功耗為9800W左右,AI推理服務器的實際滿載功耗(hào)為2000W左右。(該過程僅(jǐn)為根據公開資料(liào)的估算,請以(yǐ)實際環境和負載下的測算為準)

隨著服務器功耗提高,單機櫃功率(lǜ)上升趨勢明顯。根據Uptime Institute相(xiàng)關報告數(shù)據(jù)顯示,2020年全球數據中心單機櫃(guì)功率密度達到8.4kW/機櫃,相比(bǐ)於2017年的5.6 kW/機櫃有明顯提升;其(qí)中71%的(de)數據中心平均功率密度低於10 kW/機櫃,17%的數據中心平均功(gōng)率(lǜ)密度高於20kW/機櫃,預計未來數據(jù)中心功(gōng)率密度將繼續上升,高密度數據中心占比將持續提高。
單(dān)機櫃功率逐漸(jiàn)超出風冷(lěng)散(sàn)熱閾值,液冷散熱(rè)已是趨勢所向。風冷散熱一般適用於20Kw/機櫃左(zuǒ)右的功率密度(dù)以下,20Kw/機櫃以上時液冷(lěng)散熱優勢明(míng)顯。通用服務器通常為2U,AI訓練服務器(qì)通(tōng)常(cháng)為6U,AI推理服務器通(tōng)常為4U,標準(zhǔn)機櫃為42U;考慮到電源模塊、網絡模塊等(děng)因素,假設單(dān)機櫃內可以(yǐ)放置18個通用服(fú)務器或6個AI訓練服務器或(huò)9個AI推理服務器,根據之前對於服務(wù)器功耗的測算,則單機櫃功率可以(yǐ)分別達(dá)到12.6kW(通用),58.8kW(AI訓練)和18kW(AI推理);考慮到機櫃中其他模塊的散熱情況,實(shí)際單機(jī)櫃功率會更高(gāo)。對於通用服務(wù)器機櫃,其單機櫃功率已經開始逐步靠近風冷散熱閾值,隨著通用服務器功(gōng)耗的持續上升(shēng),液冷散(sàn)熱的優勢有(yǒu)望逐步顯現;對於AI訓(xùn)練(liàn)與推理服(fú)務器機櫃,其單機櫃功率已經逼近或者超出了風冷散熱所能覆蓋的功率(lǜ)密度範圍(wéi),液冷(lěng)散熱已成大勢所趨。
3.2 PUE限製是(shì)現階段液冷(lěng)技(jì)術發展的核心驅動(dòng)力
數據中心耗電量不斷提升(shēng),綠色低碳成為必然(rán)趨(qū)勢。數據中心是能耗大戶,其包含大量的 IT 設備、供電與製冷設備。隨著數據中心算力與功耗的不斷增長,數據中心耗電量必將呈快速增(zēng)長趨勢,綠色低碳必將並且已經(jīng)成為新型數據中心發展的重要基本原則之一。
我國數據中心平均PUE為1.49,仍有半數區域的數據中心PUE位(wèi)於1.5以上。PUE 全稱 “Power Usage Effectiveness(能源使用效率)”,是數據中心消耗的一切能源與 IT 負載運用的能源之比(bǐ),比值越接(jiē)近於1,說明能源越接近全部(bù)都用(yòng)於(yú) IT 負載上。目前我國一半以上區域(yù)的數據(jù)中心 PUE 值都在 1.5 以(yǐ)上,即消耗(hào)在冷卻等非 IT 負載上的能源(yuán),占到了 IT 負載的一半以上。截至2021年全國數據中心平均PUE為1.49,還有華南、華東、西北和西南(nán)區域的數據中心PUE超過1.50,僅有東(dōng)北、華北和華東區域的數據中心PUE在1.50以下(xià)。

數據中心PUE管控日趨嚴格,針對老舊與新建數(shù)據中心均出台強力(lì)約束(shù)措施。國家(jiā)與地方出(chū)台了一係列政策對數據中心能耗管理進行規範,不斷(duàn)強(qiáng)調數據中心綠色高質量發展的重(chóng)要性。2021年7月,工信部印發《新型數據中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》,要求到2021年底,新建(jiàn)大型及以上數據中心PUE降低(dī)到1.35以下;到2023年底,新建大(dà)型及以上數據中(zhōng)心PUE降低到1.3以下,嚴寒和寒(hán)冷地區降低到1.25以下。2022年8月,工信部等七部門印(yìn)發《信息通信行業綠色低碳發展行動計劃(2022-2025年)》,要求到2025年,全國新建大型、超大型數據中心電能利用效(xiào)率(PUE)降到1.3以下,改建核心機房PUE降到1.5以下。除此之外,地方也出台了一係列數據中心PUE要求相關的政策文件,其中北京針對數據(jù)中心的年(nián)能源消耗量設(shè)立了多(duō)層次PUE要求,年能源消耗量越高的數據中心PUE要求越高,此外還針對PUE超過1.4的數據中心實行電價(jià)加價措施。


冷卻係統(tǒng)占據數據中心(xīn)除IT設備負載外(wài)的(de)能耗中的絕大部分,液(yè)冷(lěng)技術能(néng)夠有效降(jiàng)低冷卻係統能耗,進而降低數據中心PUE,滿足監管政策要求。PUE為1.92的數據中心下(xià)冷(lěng)卻係統能耗占總能耗的比例為38%左右(yòu),而PUE為1.3的(de)數據中心下(xià)冷卻係統能耗占比(bǐ)下降(jiàng)至18%,這(zhè)意(yì)味著(zhe)降低數據中心PUE的關鍵就在於降低冷卻係(xì)統的能耗表(biǎo)現。在同(tóng)等的散熱(rè)水平下,傳統風冷(lěng)方案的數據中心PUE一般為1.5左右,液冷(lěng)方案的PUE值可降至1.05-1.2左右,能(néng)夠滿足當前政策對於數據中心PUE的要求。
3.3 數據中心TCO是液冷技術規(guī)模應用的關(guān)鍵因素
數據中心總成本(TCO)包括建設成本(Capex)和運(yùn)營成本(Opex)。Capex一(yī)般指建設成(chéng)本,包括(kuò)土地獲取、勘察、規劃設(shè)計、設備購(gòu)置、建設、安裝以及係統調測等費用;Opex一般指運營(yíng)成本,主要包含電力、冷(lěng)卻(què)散熱等基礎設施成本、維護成本及(jí)管理成本。低成本是數據中心建立競爭優勢的關鍵,也是降低投資(zī)回收(shōu)期和持續發展的關鍵。
我們基於華東地區、2N UPS、30kW每機櫃等常見數據中心配置進行風冷、冷板式液冷和浸沒式液冷等不同冷卻方式下的(de)TCO測算(本文關於TCO的討論均不考慮服務器等IT設備(bèi)成本)。市場普(pǔ)遍認為,風冷方案在Capex上更(gèng)具經濟性,液冷方案隻在後續的Opex中有一定的優勢。但是根據奕信通(tōng)科(kē)技在2022年數據中心標準峰會(CDCC)發布的報告進行測算,現階段選(xuǎn)擇(zé)冷板式(shì)液冷方案的Capex已經低於風冷(lěng)方案,即便是浸沒(méi)式液冷方案,也將(jiāng)在運行5年左右(yòu)之後出(chū)現TCO低於風冷方案的拐點(diǎn)。(該過程僅為根據(jù)公開資料(liào)的估算,請以實際環境和負載下的測算為準)
但是(shì)該測算結果依賴於(yú)一定的前提(tí)條件:如機櫃功率達到30KW、不計算服務器折舊和(hé)服(fú)務器運營支出、水電費與房租等運營成(chéng)本按華東地區情況計價、采(cǎi)用(yòng)集中式大型IDC機房且IT設備(bèi)在12個月線性上架(jià)後實現80%負載(zǎi)率、外界氣溫對製冷係(xì)統的能耗(hào)需求較高等。因此在西北部地區(qū)、較小型數據中心等場景下液冷技術的經濟性尚沒有完全體現。但在數據(jù)中心發展的大型化、集約化的趨勢下,且液(yè)冷方案仍存在每年降本5-10%的空間,再考慮到液冷方案能夠(gòu)有效(xiào)延長(zhǎng)服務器使(shǐ)用壽命,未來液冷數據(jù)中心TCO的優勢將更加明顯。

機電部分包括(kuò)製冷係統、配電係統、機櫃係統、布線係統(tǒng)和監控管理係(xì)統的購置和安裝成本,不(bú)考慮IT設備(bèi)成本。

液(yè)冷方案與風冷方案相比:1)其機電(diàn)部分的Capex可以節省掉冷凍(dòng)水機組/冷凍水精密空調,減少UPS和開關(guān)設備的容量等;2)需要增加密封機箱、冷卻液、冷板(bǎn)、熱交換器、防滴漏連接器和機架式分液器等液冷設備方麵的成本;3)液冷方案下同樣外電體量的數(shù)據中(zhōng)心內空間利用率更高,能承載更多IT設(shè)備,每ITkW(IT設備功率)下的分攤成本更(gèng)低。根據假設條(tiáo)件測算,風冷、冷板式液冷、浸沒式液冷方案(àn)的(de)機電(diàn)部分Capex分別為16000-18000元/ITkW、15000-17000元/ITkW和23000-28000元/ITkW左右。冷板式液冷方案下分攤到每ITkW下(xià)的機電部分Capex與風冷方案基(jī)本持平甚(shèn)至更低;浸沒式液冷方案所需增加的機電設備較多,分(fèn)攤下來每(měi)ITkW的Capex相比於風冷仍有7000-10000元/ITkW左(zuǒ)右的上升。

土建(jiàn)部分主要包括建築物成本。風冷和液冷方案的土建成本差異主要在於同樣體量的數據中(zhōng)心內,液冷方案下建築所需的建築麵積更小。根據奕信通科技測算,風冷(lěng)、冷板式液冷、浸沒式(shì)液冷的土(tǔ)建部(bù)分Capex分別為5000元/ITkW,3000元/ITkW和3500元/ITkW左右。
外電和能評部分主要包括獲取外電資源,通過能評驗收(shōu)所需付出的成本。與風冷相比,液冷方案的PUE更低更節能,獲取外電資源,通過能評驗收的難度相對會小很(hěn)多(duō)。根據奕信通科技(jì)測算,風冷、冷板式液冷(lěng)、浸沒式液冷的(de)外電和能評部分Capex分(fèn)別為(wéi)4000元/ITkW,2000元/ITkW和2000元/ITkW左右。

Opex中占比(bǐ)*高的是電力成(chéng)本,液冷技術可以有效降低電力成本。數據中心(xīn)的Opex主要包括電力成本、固定資產(chǎn)折舊、房租、人工費(fèi)等等,其中電力成本占比*高,達到56.7%(風冷情況下)。

浸沒(méi)式液冷方案的Opex*具優勢(shì)。根據(jù)奕信通科技(jì)測算,風冷方案的Opex為(wéi)9360-9720元(yuán)/ITkw/年左右,冷板式液冷方案的Opex為8040-8400元/ITkw/年左右,浸沒式液(yè)冷方案的Opex是7800-8160元/ITkw/年左右。

現階段選擇冷(lěng)板式液冷的初始(shǐ)TCO已經低於風冷,浸沒式液冷(lěng)的TCO將在5-6年之後低於風冷。我(wǒ)們根(gēn)據(jù)以上測算結果進行10年(nián)期的(de)TCO測算,那麽風冷的Capex和Opex分別為(wéi)26000元/ITkW和9540元/ITkW/年,冷板式液冷(lěng)的Capex和Opex分別為21000元/ITkW和8220元/ITkW/年,浸沒式液冷的(de)Capex和Opex分別為31000元(yuán)/ITkW和7980元/ITkW/年。根據TCO測算,現階段冷板(bǎn)式液(yè)冷方案的TCO從開始就已經低於風冷方案,浸沒(méi)式液冷方案(àn)也將在5年左右之後出現TCO低於風冷方案的拐點。

3.4 液冷技術能夠有效延長服務器使用壽命,實現降本增效
傳統電(diàn)子設備普遍采用空氣冷卻方式,溫(wēn)度是電子設備產生故障的主要原因之一。環境的多樣性包括溫度(dù)、濕度、振動(dòng)、灰塵等多個方麵,在導致電(diàn)子設備失效的因素中溫度占了55%,過(guò)熱(rè)是(shì)電子設備(bèi)產生故障的主要誘因。隨著溫度的增加,電子、原子、分子的運動速度加快,使得電子(zǐ)設備的性能發生變化,當達到一定(dìng)階段時,就會引起(qǐ)嚴重的故障。在高於一般室內環境溫度(約20°C~25°C)範圍內條件下,故障率大致按指數規律隨溫度的升高而增加。同時,濕度、振動、灰(huī)塵等因素同樣會對電子設備的工作(zuò)性能和使用壽(shòu)命產生負麵影(yǐng)響。

液冷能夠有效降低服務器部件故障率,延長使用(yòng)壽命。液體具有(yǒu)比空氣更大的比熱容,散熱能力更強,使(shǐ)得服務器(qì)溫度更加穩定,CPU和(hé)GPU計算部件可以長(zhǎng)時間穩定(dìng)工作(zuò)在高性能頻率狀態。此(cǐ)外,浸沒式液冷將IT設備(bèi)浸入封閉的液體環境中,與空氣完全隔(gé)離,並且不再需要高(gāo)速風扇進(jìn)行散熱,消除了空氣濕(shī)度、風扇振(zhèn)動以及灰(huī)塵帶來(lái)的可靠性影響,從而優化了服務器的運行環境,延長了設備的使用壽命。根據阿裏雲(yún)的實驗數據,與風冷服務器相比,液冷服務器整體部(bù)件故障(zhàng)率下降約53%,其中電源、網卡、風扇、網線(xiàn)等部件的故障(zhàng)率下降(jiàng)超過80%。隨著單服務器價值量(liàng)以及數據中心(xīn)運營成本的與日(rì)俱增,服務器(qì)的可靠性與使用壽命顯得尤為重要,液冷帶來的附加經濟價值有望逐步顯現。

3.5 解耦交付模式(shì)成為未來發展(zhǎn)趨勢,助力液冷產業規範化發展
目前冷板式液冷方案的(de)交付模式可以(yǐ)分為兩類,包括一體化交付與解耦交付兩種。一體(tǐ)化交付是指液冷機櫃的所有部分,包括機櫃和服務器等(děng),都按照廠商自行設定的標準進行集成設計開發,然後再作為一個整體進行交付。而解耦交(jiāo)付則要求液冷機櫃與(yǔ)液冷(lěng)服務器之間遵循用戶(hù)預先製(zhì)定的通用接口設計規範,機櫃與服務器可以分別由不同廠商負責生(shēng)產和交付。


解耦交付模式為大勢所趨,助推冷板式液冷產業規範化(huà)發展。服務器與機櫃解耦更有利於形成統一(yī)的(de)技術標準及規範,能夠促進(jìn)行業(yè)競(jìng)爭與技術(shù)推廣,讓更多廠商能夠參與(yǔ)液冷(lěng)行業,實現多廠家適配,也便於後續靈活部署,使得客戶可以根據實際需求選擇不同(tóng)的服務器和機櫃組合,不(bú)會受限(xiàn)於某一個供應商(shāng)。目前(qián)華為、超聚(jù)變等液(yè)冷廠商已經實現了盲插快接,中國(guó)移動也已經著手研發新型機櫃,並計劃在完成測試後開源,推動更多的服務器(qì)和機(jī)櫃廠商參與到盲插解耦液冷技術的研發與驗證中,推動技術成熟與規範化。

4 數據中心液(yè)冷未來市場規模估算
根據估算,到2025年(nián),中國數據中心液冷市場規模將達到359億元左右,CAGR達到(dào)72.4%;AI數據(jù)中心液冷市場規模將達到280億元左(zuǒ)右,CAGR達到71.4%;通用數據中心液冷市場規模將達到(dào)79億元,CAGR達到76.2%。核心假設如下:
1)假(jiǎ)設通用(yòng)服務器的平均功率為(wéi)0.7kW。以超聚(jù)變FusionServer 2288 V7(2U)作為通用服務器的代表(biǎo)型號,在超聚變服務器功耗計(jì)算器中測算得出其滿載功率約為0.7kW。
2)假設(shè)AI服(fú)務器(qì)的平均功率為3.8kW,其中AI訓練服務器(qì)平均功率為8kW,AI推理服務器為2kW。根據產業調(diào)研數(shù)據,假設(shè)AI服務器(qì)中訓練與推理(lǐ)的數量關係約為(wéi)3:7,訓練(liàn)服務器中H係列和A係列所占比例約為4:6,推理服(fú)務器均為T4係列。以超聚變FusionServer G5500 V6作為AI訓練服務器的代表型號,超(chāo)聚變FusionServer G8600 V7作為AI推理服務器的代表(biǎo)型號,根據超聚變服務器功耗計算器,H係列訓練服務器滿(mǎn)載功率約為10kW,A係(xì)列訓練服務器滿載功率約為6.8kW,T4係列推理(lǐ)服務器(qì)的功率約為2KW。結合以(yǐ)上(shàng)數量比例關係,可以估算出AI服務器平均功率約為3.8kW。
3)假設通用服務器平均功率每年提升10%,AI訓練與推理服務器平均功率(lǜ)未來(lái)三年提升30%/20%/15%。根據近(jìn)幾年CPU/GPU TDP的變化趨勢,CPU TDP每年提升10%左右(yòu),GPU TDP每年提升20%左右,我們假設(shè)通用服務器平均功(gōng)率未來三年保持10%左右的增速(sù),AI訓練與(yǔ)推理服務(wù)器平均功(gōng)率未來三年的增速為30%/20%/15%。
4)至2025年,假設通用服務器液冷滲透率由5%提升到20%,AI訓練服務器液冷滲透率由70%提升到100%,AI推理服務器液(yè)冷滲透率(lǜ)由40%提升至70%。根(gēn)據產業調(diào)研(yán)與曙光數創的信息(xī),2022年我(wǒ)國液冷滲透率為5%-8%左右,預計2025-2028年時液冷滲透率能達到30%左右。我們假設通用服(fú)務器2022年液冷滲透率為5%,至2025年液冷滲透率上升至20%;AI訓練服務器2022年液冷滲透(tòu)率為70%,至2025年液冷滲透(tòu)率上升至(zhì)100%;AI推理服務(wù)器2022年液冷滲透率為40%,至2025年液冷滲透率(lǜ)上升至70%;整體液冷滲透率(lǜ)由(yóu)2022年的8%上升至2025年(nián)的25.7%。
5)至2025年,假設浸沒式液冷滲透率由10%提升至30%,冷板式液冷滲透率由90%降低至70%。根據IDC《中國(guó)半年度液冷(lěng)服務器(qì)市(shì)場(chǎng)(2023上半年)跟蹤》報告,按照服(fú)務(wù)器出貨量口徑(jìng)統計,2023H1我國冷板式液(yè)冷服務器比例為90%左右,浸沒式液冷(lěng)滲透率僅為10%。隨著未來浸沒(méi)式液冷技(jì)術逐(zhú)漸成熟進入加速推廣期,我們預計浸沒式液冷的滲透率由2022年的10%上升至2025年的30%,冷板式液冷的滲透率(lǜ)由2022年的90%下降至70%。
6)考慮到大部分數據中心液冷廠商的產品隻覆蓋數據中(zhōng)心液冷基礎設施中的製冷係統、機櫃係統等(děng)核心部分,故(gù)估算數據中心液冷市場規模時隻考慮數據中(zhōng)心液冷基礎設施(shī)中製冷(lěng)係統、機櫃係統等核心部分的市場規模,不考慮布(bù)線係統、土(tǔ)建(jiàn)、外電(diàn)、能評等其他配套部分。結合產業調研數據,假設冷板式液冷基礎設施的價值量約(yuē)為10000元(yuán)/ITkW,浸沒式液冷基礎(chǔ)設施的價值量約為15000元/ITkW。
7)考慮到未來數據中心液冷市場競爭逐步加劇以及技術(shù)逐漸成(chéng)熟,液冷方案價格將呈逐年下降的趨勢;冷板式液冷技術目前更為成熟,未來價格的下降空間相對較小。我們假設冷板式(shì)液冷(lěng)價值量逐年下降5%,浸沒式液(yè)冷價值(zhí)量逐年下降10%。

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