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刚刚过(guò)去的(de)周末,光伏、储能(néng)行业迎来重磅利好消息(xī):摩根(gēn)士丹利调高宁德时代目标价(jià),在黄仁勋、奥特曼两位(wèi)大佬加持下“储能与AI”的故事发酵。

图片来(lái)源网络(luò)
摩根士(shì)丹利调高宁德(dé)时代(dài)目标价
3月10日,摩根士丹利发布报告,将中国电池巨(jù)头宁德时代(CATL)的(de)评级上调至“超配”,并设定目标(biāo)价为210元人民币。在报告中,摩根士丹利(lì)分析师指出,宁德时代作为全球领先的电池制造商(shāng),受益于电动汽车市场的快速增长和电池需求的攀升。
摩根士丹利发布报告(gào)指出,随着价格战接近尾声,宁德时(shí)代准备通过新一代大规模生产线提高成本效率,并扩大在净资产收益率方面的优势,看到宁德(dé)时(shí)代在基本面上的多个拐点,上调公司评级(jí)至超配,并选为行业首选。
另外,据央视网10日(rì)报道,宁德时代董事长曾毓群在采访时谈到了近期(qī)多家(jiā)欧美车企削减或推迟电动化的话题,“欧美车企没有回(huí)归燃油车,也没有(yǒu)停止(电动汽(qì)车),可能是因为不赚钱,所以往后延迟(chí)一阵。”
从储能(néng)业务(wù)来看,宁德时代是当(dāng)之无愧的王(wáng)者。国海证券预计(jì),该公司2023年动力和储能电池的出货量达380GWh以上,同比增长31%以上。单2023年四(sì)季度看,公司的出货(huò)量达110GWh以(yǐ)上,同比增长14%以(yǐ)上(shàng),环比增长10%以(yǐ)上。按四季度中值(zhí)计算,假设公司的电池业务利润贡献在90%,则测算公司单Wh盈利在1毛左右,与公司2023年(nián)前三季度的单(dān)位盈利基本保持相当。
黄(huáng)仁勋、奥特曼:AI的尽头是光伏(fú)和储能
消息面上,在算力爆炒之后(hòu),“储能+AI”的故事在刚刚过去的这个周末发酵了。据报道,英伟达CEO黄仁(rén)勋在一次公开演讲中指出,AI未来发展(zhǎn)与状和储能紧密相连。黄仁勋在演讲中明确表示:“AI的尽头是光伏和储能!我们不能只想着算力,如(rú)果只考虑计算机,我们需要烧掉14个地球的能(néng)源。”
早在2月27日,就有人(rén)在社交视(shì)频上讲“储能与AI”的故事(shì),引用(yòng)的也是所谓“黄仁勋的演讲”。与此同时(shí),OpenAI的创始(shǐ)人山姆·奥特曼也提出了类似的(de)看法。奥特曼表示,“未来AI的技术取决于(yú)能源,我们需要更(gèng)多(duō)的(de)光伏和储能。”
ChatGPT日耗电超50万度
人工(gōng)智能技术的快速发展,带来(lái)了巨大的算力和能源消耗。据《纽约客》杂志报道,ChatGPT日耗电超(chāo)50万度,相当于1.7万(wàn)个美国(guó)家庭,以响应用户的约2亿个请求。
*近,在博世互联2024大会上,马斯克远程连线接受了博世CEO和董事长的采(cǎi)访。马斯克提到(dào)人工智能(néng)的发展速(sù)度前所(suǒ)未见,似乎每过(guò)6个月的时间,算力(lì)就会增加10倍,远远超出(chū)了(le)摩尔定律每18个月翻番的速度。他预计,两年内年将由“缺(quē)硅”变为“缺电”,而这可能阻碍AI的发展。
“目前算力增长已经面临瓶(píng)颈,很明显,接(jiē)下来变压器会陷入短缺,紧接着就是电力,等到2025年,我(wǒ)们将没(méi)有足够的电(diàn)力来运行所有的芯片。”马斯(sī)克称。
事实上,马斯克(kè)对电力(lì)短缺(quē)的担忧也不是一天两天了,此前曾多次公开强(qiáng)调解决日益增长的电力需求的紧迫性。他认为,需要加快项目进度,以跟上不断增长(zhǎng)的电力需求(qiú)。
我国台湾地区4月电价(jià)调涨箭在弦上,“电价工作(zuò)小组”3月12日起将连开(kāi)4场(chǎng)讨论会。其中民生用电拟分三级距调涨,*小涨幅700度(或500度)以下约(yuē)涨5%,701~1000度(dù)约涨7%,1001度以上涨约10%;产业(yè)用电依产业别分三级距调涨,但连二年用电成长、用电50亿度以(yǐ)上“超级大户”以公司别来看,调幅*高上看近3成,台积电首当其冲;但用电(diàn)衰退面板、石化、钢铁,涨幅较小。4月(yuè)电价方案平均涨(zhǎng)幅在10~15%。
波士顿咨询(xún)公司就曾分(fèn)析称,预计2030年左右,美国数据中心的电力(lì)消耗将较2022年增长三倍,相当(dāng)于电力总需(xū)求的7.5%,会大幅(fú)提升社会用电量。
咨询公司Grid Strategies也曾发布过一项研究,认为美国未来(lái)五年的(de)年度电力需求增长(zhǎng)大(dà)约在1.5%左右。而根据EIA的数据,美国发电(diàn)量近15年来才增加了不到3%。过惯了供需相(xiàng)对稳定日子的美(měi)国供电体系,和面临不少(shǎo)问题的电网,能否应(yīng)对骤然增长的需求,尚有待观察。
从储(chǔ)能业务来看,宁(níng)德时代(dài)是当之无愧的王者。国海证券预计,该公司2023年动力(lì)和储能电池的出货量达380GWh以上,同比增长31%以上。单2023年四季度(dù)看,公司的出货量达(dá)110GWh以上,同比增长14%以上,环(huán)比增长10%以上。按四季度中(zhōng)值计算,假设公司(sī)的(de)电池业务利润贡(gòng)献在90%,则测算公司单Wh盈利(lì)在1毛左右,与公司2023年前(qián)三季度的单位盈利基本保持相当。
AI大模型下的液冷发展趋势(shì)
摘(zhāi)要(yào)
液冷是一种用液体来冷却电子设(shè)备的散热(rè)技术,能够(gòu)显著提高数据中心散热效(xiào)率。液冷技术根据冷却液与发热(rè)器件的接触方式不同,可以分(fèn)为间接液冷和直接液冷,其中(zhōng)间接液冷主要包括冷板式液冷,直接液冷包括浸没式液冷和喷淋式(shì)液冷。冷板式液冷和浸没式液冷是目前主流的液冷形式(shì),冷(lěng)板式(shì)液冷应用*为广泛,在改造成本、可维护性、兼容性(xìng)方面具备优势;浸没式液冷冷却效果*好,节能性(xìng)上优势明显,但可维护性和兼容性一般,多用于高功率密度(dù)机(jī)柜。
控制当前数据中心温控方式仍以风冷为主,液冷(lěng)方案中(zhōng)冷(lěng)板式技术更(gèng)为普及。2022年数(shù)据中心液冷技术的渗透率大概在5%~8%左右,风冷仍然占据90%以(yǐ)上的市场份额。按照服务器出货量口(kǒu)径统计,2023H1我国冷板式液冷服务器比例为90%左(zuǒ)右(yòu),浸没式液冷渗透率为(wéi)10%。
数据中心算力与能耗水涨船高,逐渐超出风冷散热阈值,液冷散热已是(shì)趋势所向。Chatgpt为代表的生成式人工智能模型拉升算力需求,百亿参(cān)数成(chéng)为模型涌现门槛,算力成为大模型性能提升的关键。大模型带(dài)来大算力,大算力带(dài)来高功耗,Intel的多(duō)款CPU芯片的TDP已突破350W,NVIDIA 的H100系列GPU芯片TDP更是达到700W。这也导致单服务器(qì)和单机柜功率均显著上(shàng)升,已经(jīng)逐渐超(chāo)出风冷散热的(de)覆盖范围,液冷散热已(yǐ)成为必然(rán)趋势。
PUE限制是现阶段液冷(lěng)技术发展的核心驱动力。PUE代表数据中心能源使用效率,等于数(shù)据中心总耗电/IT设备耗电,比值越接近于1,说明能源越接(jiē)近全部都用于IT设备负载上。我国数据中心平均PUE为1.49,仍有半数区域的数据中(zhōng)心PUE位于1.5以(yǐ)上。近几年,国家与地方出(chū)台了一系列针对新建与老旧数据中心PUE的管控计划,明(míng)确要求东、西部枢纽节点数据中心PUE分别控制在1.25、1.2以(yǐ)下。而传统风冷方案的数据中心(xīn)PUE一般在(zài)1.5左右(yòu),高于政策要求的范(fàn)围;液冷方案能够有效降低(dī)冷却系统的能耗水平,从而将数据中心整体PUE降低到1.05-1.2左右,满足(zú)相关的政策要求。
数据中心TCO是液冷技术规(guī)模应用的(de)关键因素。数据中心总成本(TCO)包(bāo)括建设成本(běn)(Capex)和(hé)运营成本(Opex)。根据奕信通科技在2022年数据中心标准峰会发(fā)布的报告(gào)进(jìn)行测算,以华东地区数据中心建设情况为例(lì),现阶段冷板式液冷(lěng)方案的TCO甚至(zhì)Capex已经(jīng)低于风(fēng)冷,浸没式液(yè)冷方案(àn)的TCO也将在运行五年左右(yòu)之后出现低于风冷方案的拐点。但是该测算结果依赖于一定的前提条件:如机柜功率达到30KW、不计算服务器折旧和服务器(qì)运营支出、水电费与房租等(děng)运营成本按(àn)华东地区情(qíng)况计价、采用集中式大型IDC机房且IT设备在12个月线(xiàn)性上架后实现80%负载率、外界气温对制冷系(xì)统的能耗需求较高等。因此在西北部地区(qū)、较小型数据中心等场景下液冷技术的经济性尚没有(yǒu)完全体现。但在数据中(zhōng)心发展的大型化、集约化的趋势下,且液冷方案(àn)仍存在每年降本5-10%的空间,再考虑到液冷方(fāng)案能够有(yǒu)效延长服务器使用寿命,未来液冷数据中(zhōng)心TCO的优势将更加明显。
控制数据中心液冷未来市场规模估算:到2025年,中国数据中心液冷市(shì)场规(guī)模将达到359亿元(yuán)左右,CAGR达到(dào)72.4%;AI数据中心液冷市场规模将达(dá)到280亿元(yuán)左(zuǒ)右,CAGR达到71.4%;通用数据中心液冷市场规(guī)模将达到79亿元,CAGR达(dá)到76.2%。
1液冷技术详解
液冷是一种用液体来冷却电子(zǐ)设备的散热技术。液冷的工作原理是以液体作为冷媒,利用液体的高热(rè)容和高热传导性能,通(tōng)过液体流动将IT设备的内部元器件产生的热量传递到设备外,使IT设备的发热器件得到冷却,以保证IT设备在安全温度范围内运行(本文主要讨论数据中心应用场景下的液冷技术)。根据冷却液与发热器件的接触方(fāng)式不同,可以分为(wéi)间接液冷和直接液冷。间接液冷是指服务器热源与冷却液之间没有(yǒu)直接接触的换热过程,以冷板(bǎn)式液冷技(jì)术为(wéi)主。直接液冷(lěng)是指将发热部件与冷却液直接接触的冷(lěng)却方式,包括浸没式和喷淋式液冷技术。其中又可以根据冷却液是否会发生液态到气态的转变,将浸没式液冷分为单相(xiàng)浸没式液冷和双相浸没式(shì)液冷(lěng)。当前,冷板式液冷和浸没式液冷为液冷(lěng)的主要形式。

液(yè)冷系统通用架构包括室外侧和室内(nèi)侧两部分:室(shì)外侧包含冷却塔、一次侧管网、一(yī)次侧冷却(què)液;室内侧包含 CDU、液冷机柜、ICT 设备、二次侧管网和二次侧冷却液(yè)。室外侧为外(wài)部冷源(yuán),通常(cháng)为室外的冷水机组、冷却塔或干(gàn)冷器,热(rè)量转移主要通(tōng)过水温的升降实现;室内侧包括(kuò)供液环路和服务器内(nèi)部流道,主要(yào)通过冷却液温度的升降(jiàng)实现热量转移(yí);两个部分通过CDU中的板式换热器发生间壁式换热。

1.1 冷板式液冷
冷板式液冷(lěng)属于间接液冷,冷却液不与服务器芯片直接接触。冷板式液冷也被称作芯片级液(yè)冷,技术原理是通过在服务器组件(如 CPU、GPU等高发热部件)上安装液冷板(通(tōng)常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体),服务器组件通过导热部件将热量传导到液冷板上,然后利用(yòng)液冷板内部的液体循环将热量传递到远离服务器的散(sàn)热单(dān)元;同时一般会增设风冷单元为低发热元件进行散热。
冷板式液冷系统主要由冷却塔、CDU、一次侧 & 二次侧(cè)液冷(lěng)管路、冷却介质(zhì)、液冷机柜组(zǔ)成;其中液冷(lěng)机柜内包含液冷板、设(shè)备内液冷管路、流体连接器、分液器等。

1.2 浸没式液冷(lěng)
浸(jìn)没式液冷属于直接液冷,将发热器件浸没在冷却(què)液中进行热交换,依靠冷却液流动循环带(dài)走热量。
浸没式液冷系统室外侧包含冷却塔、一次侧(cè)管网(wǎng)、一次侧冷却液(yè);室内(nèi)侧包含 CDU、浸没腔体、IT 设备、二次侧管网和二次侧冷却液。使用过程中 IT设备完全浸没在二(èr)次(cì)侧冷却液(yè)中,因此二次侧循(xún)环冷(lěng)却液需要采用不导(dǎo)电液体,如矿物油、硅油、氟化(huà)液等(děng)。
浸没式(shì)液冷(lěng)根据冷却液(yè)换热过程中是否发生相变,可以进一步分(fèn)为(wéi)单相浸没式液冷和双相浸没式(shì)液冷技术。
1.2.1 单相浸没式液冷
在单相浸(jìn)没式液冷中,冷却液在热(rè)量传递过程(chéng)中仅发生温度变化,而不存在相态转变。单相浸没式液冷的技(jì)术原理(lǐ)为:CDU循环泵驱动二(èr)次侧低温冷却液由浸没腔体(tǐ)底部进入(rù),流经竖插在浸没腔体中的IT设备时(shí)带走发热(rè)器件热量;吸收热量升温后的二次侧冷却液由浸没腔体顶部出口(kǒu)流回(huí)CDU;通(tōng)过CDU内部的板式换热器将吸收的热量传递给一次侧冷却液(yè);吸热升温后的(de)一次侧冷却液(yè)通过外部冷(lěng)却装置(zhì)(如冷却塔(tǎ))将热量排放到大气环境(jìng)中,完(wán)成整个(gè)冷却过程。

1.2.2 双相浸(jìn)没式液冷(lěng)
双相浸(jìn)没式液冷的不同之处在于(yú)冷却液会发生相态转变。双相(xiàng)浸没式液冷的传热路径与单相浸没液冷基(jī)本一致,主要差(chà)异(yì)在于二次侧冷却液(yè)仅在浸没(méi)腔体(tǐ)内部循环区(qū)域,浸没腔体内顶部为气态区、底部为液态区;IT设备完全浸没在低沸点的(de)液态冷却液中,液态冷却液吸收设备热量(liàng)后发生沸腾,汽化产生的高温气态冷却液因密度较(jiào)小,会逐渐汇聚到浸没(méi)腔体顶部,与安装在顶部的冷(lěng)凝器发生换热后冷凝为低温液态冷却液,随后在重力作用下回流至腔体底部,实现对IT设备(bèi)的散热。

1.3 淋式液(yè)冷
喷(pēn)淋式液冷属于直接液冷,将冷却液精(jīng)准喷(pēn)洒于电子设备器件进行散热。冷却液借助特制的喷淋板精准(zhǔn)喷(pēn)洒至发热器件或与之相连接的固体导热材(cái)料上,并与之进行热交换,吸热后(hòu)的冷却液换热后将通过回液管、回液箱等集液装置进(jìn)行收集并通过循(xún)环泵输送至CDU进行下一次制冷循环(huán)。
喷淋式液冷系统主要由冷却塔、CDU、一次侧 & 二(èr)次(cì)侧液冷管(guǎn)路、冷却介质和(hé)喷淋(lín)式液(yè)冷机柜组成;其中喷淋式液冷机柜通常包含(hán)管(guǎn)路系统、布液(yè)系统、喷淋模块、回液系统等。

1.4 不同液冷方(fāng)案的比较

1.4.1 冷板式(shì)液冷(lěng)目前应用*为广泛,在改造(zào)成本、可维护性、兼容性方(fāng)面具备优势
冷板式液冷的优势主(zhǔ)要在于:
1)兼容性:冷板式(shì)液冷的改造(zào)成(chéng)本相对较低,不需(xū)要(yào)对数据中心现有的机房及机柜进行大规模(mó)改(gǎi)造,其适用的硬盘(pán)、光模块等(děng)服务器部件与风冷方案一致(zhì),运维模(mó)式、机房承重与(yǔ)风冷场景也基本一致;
2)散热效果与节能性:冷却效果和节能性要远好于风冷,PUE可以达到1.2左右;(据《绿色高能效数据中心散热(rè)冷却技术研究现状及(jí)发展(zhǎn)趋势》数据显示,风冷散热下(xià)数(shù)据中心的(de) PUE 值通常在1.5左右)
3)可靠性(xìng):液体与设备不直接接触,可靠性更高;
4)维护性:易开展维护性设计,可(kě)实现在线维护方案;
5)噪声:风机转速大幅降低,噪声值可至 70dB 左右。
冷板式(shì)液冷的局限性(xìng)主要在于:
1)液体没有与电子器件直接(jiē)接触,而(ér)是通过(guò)金属管壁进行(háng)热交换,与直接接触的浸没式液冷相比冷却与节能效果欠佳;
2)IT设(shè)备、冷却液、管路、供配电等不统一,服务器多与机柜(guì)深耦合;
3)管路接头、密封件较多,漏液维护复杂。
1.4.2 浸没(méi)式液冷的(de)散热效果和节能性优势明显,但兼容性和维护性一般,多用(yòng)于高功率密度机柜
浸没式液冷的优势主要在于:
1)散热效果与节能性(xìng):与冷板式液冷相(xiàng)比,浸没式液冷中采(cǎi)用了直(zhí)接接触式的热(rè)交换,传热系数高,冷却效(xiào)果(guǒ)更好,节能性更强(双相(xiàng)浸没式(shì)液冷方案的PUE在1.04-1.07左右,单相浸没式为1.09左右)
2)紧凑:支持高密机柜(guì),单柜散热量(liàng)高达160kW;同时,机柜间无需隔开距离,机房不需要空调和冷冻机组、无需架(jià)空地板、无需安(ān)装冷热通道封闭设施;
3)可靠性:设备完全(quán)浸没在液体中,排(pái)除了温度、风机振动、灰尘等带来的可靠性问题;
4)噪声:100%液体(tǐ)冷却,无需配(pèi)置(zhì)风扇,实现**“静音”机房。
浸没式(shì)液冷的局(jú)限性主要在于:
1)兼容性较差:IT设备需要定制(zhì),光模块、硬盘等部件兼容性仍(réng)待验证;此外,双相浸没(méi)式(shì)液冷方案适配的服务器需改为刀片式,其专用(yòng)机柜对于管(guǎn)路要求高,控制复杂;
2)维护复杂:浸没式液冷设备维护时需要打开Tank上盖,并配备可移动机械吊臂或专(zhuān)业维护车实现设备的竖直插拔,维护复杂度高,耗时长;且开盖(gài)维护过程有一定的冷却液挥(huī)发问题,增加运行成(chéng)本;
3)承重要求高:因浸没式液冷系统Tank内充满冷(lěng)却液,整(zhěng)柜重量(liàng)大幅增加,对机房有特殊承重要求(qiú),普遍要(yào)求(qiú)浸没式液冷机房地板承重应大于1500kg/m2;
4)国(guó)产冷媒待(dài)验证(zhèng):单相浸没式液冷方案所使用的国产冷媒仍待验证。
浸没(méi)式液冷比(bǐ)较(jiào)适用于对功率密度、节能性要求较高(gāo)的大(dà)型数据中心,特别是地理位(wèi)置较为特殊、空(kōng)间有限的数据中心。
1.4.3 喷淋(lín)式液冷(lěng)在安装便利性、空间利用等方面有优势,但是现(xiàn)阶段落地应用相对较少
喷淋式液冷不需要对数据中心基础设施进行(háng)大幅改动,安装便捷,空间利用率(lǜ)高,且喷淋方(fāng)式(shì)能(néng)够节省(shěng)冷却液,其不足在(zài)于服务器整体密封于气相柜中,排液、补(bǔ)液,维护时会破坏服(fú)务器原(yuán)有密封结(jié)构。目前喷淋式液冷技术的应用场景(jǐng)有限(xiàn),只有少量数据中心采用了喷淋式液(yè)冷技术。
2 数据中心液(yè)冷行业基本(běn)情况与竞争格局
2.1 基本(běn)情况:数据中心液冷行业如日方升,液冷技术有望加(jiā)速导入
数据中心温控方式仍(réng)以风冷为主,液冷技术有望加速导入。目前数据中(zhōng)心的散(sàn)热方式仍(réng)然以风冷为主,在(zài)算(suàn)力(lì)设备以及数据中心机房的高热密度趋势和高能效散热要求的双重推动下,预计未来液冷将成为主流的数据中(zhōng)心(xīn)温控方式。根据产业调研与曙光(guāng)数创的信息,2022年数据中心(xīn)液冷技术的渗透率大概在5%~8%左右,风冷仍然占据90%以上的市场份额(é);预计2025-2028年时液冷技术的渗透(tòu)率(lǜ)有(yǒu)望(wàng)达到30%。
液冷方式以冷板式为主,浸没式技术有望加速推广。当前主流的液冷技术包括冷板(bǎn)式液冷和浸没式(shì)液冷,由于冷板式液冷对于(yú)数据中心的改(gǎi)造难度(dù)较低,改造(zào)所需(xū)成本也较为可控,所以目前冷板式液冷的市场应用相(xiàng)对更加普及。根据IDC《中国(guó)半年度液冷服(fú)务器市场(2023上半年)跟踪》报告(gào),按照服(fú)务器出货量口径统计,2023H1我国冷板式液(yè)冷(lěng)服务器(qì)比例达到90%左右,浸(jìn)没式液冷渗透率仅为10%。但随着(zhe)国家对于数据(jù)中(zhōng)心PUE的政策要求的愈发严格,机柜功率(lǜ)密度的(de)持续抬升以(yǐ)及浸没式液冷技术的(de)逐(zhú)渐成熟,浸没式液冷(lěng)方案有望进入加速推广期。
2.2 产业链:涉及环节众多,存在较高进入壁垒
液冷产业链涉及环(huán)节众多,包括上游的液冷设备及产品零部件提供商(shāng)、中游的液冷服务器及液冷基础设施提供商与下游的数据中心使用者。上游主要为产(chǎn)品零部(bù)件(jiàn)及液冷设备,包括快速接头、CDU、电磁阀、浸(jìn)没液冷TANK、manifold、冷却液等产品,代表性厂商有英(yīng)维克、3M、高澜股份、云酷、奕信通、广东合(hé)一、绿色云图、巨化股份等。中游主要(yào)为液冷服务器、芯片厂商以及液冷集(jí)成设施、模块(kuài)与机(jī)柜等,代(dài)表性厂商有华为、中兴、浪潮、曙光、新华三(sān)、联想、超聚变、英(yīng)特尔等。下游主要为数据中(zhōng)心的使用者,包括三家电信运营商,百度、阿里(lǐ)巴(bā)巴、腾(téng)讯、京东(dōng)等互联网企业(yè),数据港、光环新网等第三方IDC服务商以及政府、科研机构、金融、能源、交(jiāo)通(tōng)等其(qí)他信息化需求客户。

产业链存在较高的技术、人才、客户认(rèn)证壁垒(lěi)。
1)技术壁垒:液冷数据中心(xīn)基础设施产(chǎn)品的研(yán)发和制造涉及冷却技术、制冷系统设计及仿真技术、温湿度解耦控制算法等多项技术领域,要(yào)求企业(yè)在液冷核心(xīn)技术进行多年研究积累,深(shēn)入掌握液(yè)冷技术的相关原理和应用。此外,液冷数据中心基础设施产品工艺流程(chéng)复(fù)杂,需要掌握生产制造流程中的核心工艺,同时需具备成熟的控制体系(xì),对产品质量进行(háng)把控,保证产品的合格(gé)率,因此数据中心液(yè)冷行业具有较高的技术壁垒。
2)人(rén)才壁(bì)垒:液冷数据中心基础(chǔ)设施领域属于新兴技术密集型产业,产品性能涉及材料化学、热力学、电子学、计算机科学等多学科,并且数据中心(xīn)的制冷系统(tǒng)存在定制化特征,因此对(duì)研发技术人员的技术研发能力(lì)和(hé)行业经验(yàn)要求较高(gāo)。目前行业发展(zhǎn)历程较短,技术与产品仍处于验证阶段,高端(duān)技术人(rén)才(cái)相对稀缺,且高端人才主要集中规模较大的企业以及(jí)***研究机构中,因此(cǐ)新进企业难以在短期内培养出一批具备技术开(kāi)发实力(lì)并拥有丰富实践项目经(jīng)验(yàn)的专业技术队伍,由此数据中心液(yè)冷行业存在较高的专业人才壁垒。
3)客户认证壁垒:出于安全性、稳定(dìng)性等(děng)考(kǎo)虑,企业客(kè)户在选(xuǎn)择液冷数据中(zhōng)心基础设施(shī)供应商时通常(cháng)需要进(jìn)行严(yán)格的资质验证。尤其是金融、医药等(děng)机构出于数据安全(quán)、保(bǎo)密等要求,对(duì)液冷数据中心基础设施解决方案供应(yīng)商挑选非常严格,需要(yào)对企业产品质量水平、项目经验、技术研发能力进行综合考察,因此认证过程复杂且耗时较长。液冷(lěng)数据中心基础设施厂商应具备较强的产品研发能力、稳定的产品供应以及售后(hòu)服务经验,同时具备丰富的技术储备,才能满足(zú)不同客户的需求。另一方面,由于(yú)更(gèng)换液冷数据中心基础设(shè)施供应商会对产品的稳定性形成风险(xiǎn),客户在与液冷数据(jù)中(zhōng)心基础设(shè)施供应商建立(lì)生产配套关系后,倾(qīng)向于维持与现有技术(shù)供应商的合作,不会轻易更换主要供应商,因此先进入者一旦建立起自身客户资源、形成先发优势,新进入企业(yè)将很难在短(duǎn)期内争夺市场份额、改(gǎi)变行业现有格(gé)局,因此数据中心(xīn)液冷行业具有较(jiào)高的客户认证(zhèng)门槛。
2.3 竞争格局:行业仍处于技术验证阶段,市场格局尚不(bú)明确
目前(qián)液冷行业仍处于技术验证阶段,技术路(lù)线、产(chǎn)品结(jié)构、行业标准等还无(wú)定数,国外厂商难以进入中国市场,市(shì)场竞争格局尚(shàng)不明确。目前市场中主要厂商在液(yè)冷技术和(hé)产品方面还处于实验研究或初步应用阶段,产品结构与(yǔ)行业标准尚在演进(jìn),市场内还未形成具备较强核心竞争力的龙头厂商,市场竞争格(gé)局尚未稳定。此外,由(yóu)于中国对数据安全的保护,在数据中心基础设施的供应方面存(cún)在一定的地域壁垒,因此,目前(qián)国外厂商的产品的应用主要以其本国市场为(wéi)主,进入(rù)中国市场较为困难。
3 数据中心(xīn)液冷行业未来看(kàn)点
3.1 推理(lǐ)/训练服务器功耗有望达(dá)到10/2kW,液(yè)冷方案成为首选
生成式人工智能横空出世,助推AI算力景气度。受(shòu)ChatGPT为代表的生(shēng)成式人工智能大模型等新业态带动(dòng),全新的AI应用场景有望在未来3-5年爆发,百亿参(cān)数是(shì)大(dà)模型具备涌现能力的门槛,千亿参数的大模型(xíng)将具备较好的涌现能力,AI算力(lì)成为大模型能力提升的核(hé)心驱动力。现阶段ChatGPT的总算力(lì)消耗达到了3640PF-day(每秒计(jì)算一千万(wàn)亿次,需要计算3640天),需(xū)要7-8个投资规模30亿元,算力(lì)500P的超大数据中(zhōng)心才能支撑其训练过程,AI算力的重要性不言而喻。据IDC预(yù)测,全(quán)球AI算力市场规模将从2022年的195.0亿美元增(zēng)长到2026年的346.6亿美元,其(qí)中生成式AI算力市场规模(mó)将从2022年的8.2亿美(měi)元增长到2026年的109.9亿美元,生(shēng)成式AI算力(lì)占整体AI算力市场规模的比例将从4.2%增长到31.7%。

大模型带来高(gāo)算力,高算力带来高功耗。随着AI计算、HPC计算等高性(xìng)能(néng)计算需求(qiú)不断提升(shēng),CPU、GPU等计算(suàn)芯片朝高算力、高集成方向演(yǎn)进,同时也导致单颗计算芯片功耗的大幅提升。对于CPU、GPU、ASIC等计算芯片而(ér)言,一方面可以通(tōng)过增加计(jì)算核心数或(huò)提高单(dān)核心的主频等方式来(lái)提(tí)高算力,此举会显著增加芯片的TDP(热设计功耗);另一方面可以依靠先进制程(chéng)技术(shù)来缩减单位算力对应的TDP(TDP/算力)。但是由于先进制程技术推进较慢等因素(sù),单位算力对应TDP的下降幅度逐年减少,且远不及算(suàn)力的增长速度,这也导致了AI芯片功耗的大幅攀升。当前(qián),Intel的多款CPU芯片的TDP已突(tū)破350W,NVIDIA 的H100系列GPU芯片的TDP更高达700W。

计算芯片高功耗造成(chéng)单服务器功耗显著提高。单服务器功耗大部分源于计算芯片,服务器的核心(xīn)组(zǔ)件包括CPU(中央处理器)、GPU(图形处理器(qì))、内存芯片、SSD(固态硬盘)、网卡、PCB主板、RAID卡、HBA卡(kǎ)和电源等。CPU/GPU等(děng)计算芯片在通用服务器功耗中占比约为(wéi)50%左右(yòu),而在AI服务器中,计算芯片的功耗占比(bǐ)高达80%以上。我们参考2022-2023年中国电信集采AI服务器(qì)配置与阿里云通用(yòng)服务(wù)器配置进行功耗计算,服务器(qì)的功耗可以粗略估计为所有组件的功耗总和;选取超聚变FusionServer 2288 V7作为通用服务器的(de)代表型号,超聚变(biàn)FusionServer G5500 V6作为AI训练服(fú)务器的代(dài)表型号(hào),超聚变FusionServer G8600 V7作为AI推理服务(wù)器的代表型号。
通过我(wǒ)们的测算,通用服务(wù)器的总功耗(hào)为595W,AI训练服务器的总功耗为(wéi)7015W,AI推理服(fú)务器的总功(gōng)耗为1615W。但是由于芯片超频,额(é)外的NVLINK模组等因素的(de)存在,计算芯片的(de)实际满载(zǎi)功耗往往会高于官方标定的功耗。以上因素导致服务器的实际功耗可能会高于各组件的总功耗,具体的功耗还要以实际测试为准。根据超聚(jù)变服务器功耗计算(suàn)器的测算,当前配置(zhì)下的通用(yòng)服务器的实际满载功耗为700W左右,AI训练服务器的实际满载功耗为(wéi)9800W左右(yòu),AI推(tuī)理服务器(qì)的实际满(mǎn)载功耗为2000W左右。(该过程仅为根据公(gōng)开资料的估算(suàn),请以实际环境(jìng)和负(fù)载下的测算为准)

随(suí)着服务器功耗提高,单机柜功率上升趋势明显。根据Uptime Institute相关(guān)报告数据显示,2020年全球数据中心单机柜功率密度达到8.4kW/机柜,相比于(yú)2017年的5.6 kW/机柜有明显提(tí)升;其中71%的数据中心平均功率密度低于10 kW/机(jī)柜,17%的数据中心平均功率密度高于20kW/机柜,预计未来数据中心功(gōng)率密度将继续上升,高密度数据中心占比将持续提高。
单机柜功率逐渐超出(chū)风冷散热阈值(zhí),液冷散热已是趋势所向。风冷(lěng)散热一般适(shì)用(yòng)于20Kw/机柜左右的功率密度以下,20Kw/机柜以上时液冷散热优势明(míng)显。通用服务器通常(cháng)为2U,AI训练服务器通常为6U,AI推理服务器通常为4U,标准(zhǔn)机柜为42U;考虑到电源模块、网(wǎng)络模块等因素,假设单机柜内可以放置18个通用(yòng)服务器或6个AI训练(liàn)服务器(qì)或9个AI推理服务器,根据之(zhī)前对于服务(wù)器功耗的测(cè)算,则单机(jī)柜功率可以分别达到12.6kW(通用),58.8kW(AI训练)和(hé)18kW(AI推理);考虑到机柜中(zhōng)其他模块的散热情(qíng)况,实际单机柜功率会更高(gāo)。对于(yú)通用服务器机柜,其单机柜(guì)功率已经开始逐步靠近风冷散热(rè)阈值,随着通用服(fú)务器功耗的持续上升,液冷散热的优(yōu)势有望逐步(bù)显现;对于AI训练与推理服(fú)务器机柜,其单机柜功率已经(jīng)逼近或者超出了风冷散热所能覆盖的功率密度范围,液冷散(sàn)热已(yǐ)成大势(shì)所趋。
3.2 PUE限制是现阶段液冷技术发展的核心驱(qū)动力
数据中心耗电量不断提升,绿色低碳成为必然趋势。数据中心是能耗大户,其包含大(dà)量的(de) IT 设备、供电与制(zhì)冷(lěng)设备。随着数(shù)据中心算力与功耗的不断增长,数据中心耗电量必将呈快速增长趋势,绿色低碳(tàn)必将并且已经成为新型数据中心发展的重要基本原则之一。
我国数据中心平均PUE为1.49,仍有半数区域的(de)数据中心PUE位于1.5以上。PUE 全称 “Power Usage Effectiveness(能源使用效(xiào)率)”,是数据中心消耗的一切能源与 IT 负载运用的能源之比,比值越接近于1,说明能源越接近全部(bù)都用于 IT 负载上。目前我国一半以上区域的数据中心 PUE 值都在 1.5 以上,即消耗在冷(lěng)却等非(fēi) IT 负载上的能源,占到了 IT 负载的一半以上。截至2021年全国数据中心平均PUE为1.49,还有华(huá)南、华东、西北和西南区域的数(shù)据中心PUE超过(guò)1.50,仅有东(dōng)北、华北和华东区(qū)域的数据中心PUE在1.50以下。

数据中心PUE管控日趋严格,针对老(lǎo)旧与新建数据中心均出台强力约束措(cuò)施。国家与地方出(chū)台了一系列(liè)政(zhèng)策对数据中心能耗管理进行(háng)规范,不断强调(diào)数据中心绿色高质量发(fā)展的重要性。2021年7月,工信(xìn)部印发《新型数据中心发展三(sān)年行动计划(2021-2023年)》,要求(qiú)到2021年(nián)底,新建大型及以上数据中心PUE降低到1.35以下;到2023年底,新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下,严寒和寒冷地区降(jiàng)低到1.25以下。2022年8月,工信部等(děng)七部门(mén)印发《信息通信行业绿色低碳发展行动计划(2022-2025年)》,要求到2025年,全(quán)国新建大型、超大型数据中(zhōng)心电能利用效率(PUE)降到1.3以下(xià),改建核心机房PUE降到1.5以下(xià)。除此之外,地方也出台了(le)一系列数(shù)据中心PUE要求相关的政(zhèng)策(cè)文件,其中北京针对数据中心的年能源消耗量设立了多层次PUE要求,年能源消耗量(liàng)越高的数据(jù)中心(xīn)PUE要求越高,此外还针对PUE超过1.4的数据中(zhōng)心实行电价加价措施。


冷却系统占据数据中心除IT设备负载外的能耗中的绝大部(bù)分,液冷技(jì)术能够有效降低冷(lěng)却系统能耗,进而降低数据中心PUE,满足监管政策要求。PUE为1.92的数据中心下冷却(què)系统能耗占总能耗的比例为38%左右,而PUE为1.3的数据中心下冷(lěng)却系统能耗占(zhàn)比(bǐ)下降至18%,这意味着降(jiàng)低数据中心PUE的关键就在于降低冷却(què)系统的能耗表现。在同等的散热水平下(xià),传统风冷方案的数据中心PUE一(yī)般为1.5左右,液冷方案的PUE值(zhí)可降至1.05-1.2左右,能够满足(zú)当前政策对于(yú)数据中心PUE的要求。
3.3 数据中心TCO是液冷技术规模应用(yòng)的关键因素
数据中(zhōng)心总成本(TCO)包括建设成本(Capex)和运(yùn)营成本(Opex)。Capex一般指建设成本,包括土地获取、勘察、规划设计、设备购置、建设、安装以及系统调测等费用;Opex一般指运营成本,主要包含(hán)电力、冷却散热等基础设(shè)施成本、维护成本及管理成本。低成本是数据中心建立竞争优势的关键,也是降低投资回收期和持续发展的关键。
我们基于华东地区、2N UPS、30kW每机柜等常见(jiàn)数据中心配置进(jìn)行风冷、冷(lěng)板式液冷和浸没式液冷等不同(tóng)冷却方式下的TCO测算(本文关于TCO的讨论均不考虑服务器等IT设备成本)。市场(chǎng)普遍认为,风冷方(fāng)案在Capex上更具经济性,液冷方案只在后续的Opex中有一定的(de)优势。但(dàn)是根据奕(yì)信通科技(jì)在2022年数据中心标准峰会(CDCC)发布的报告进行测算,现阶段选择冷板式液冷方案的Capex已经低于风冷方案,即便是浸没式液(yè)冷方(fāng)案,也将在运行5年左右之后出现TCO低(dī)于风冷方案的拐点(diǎn)。(该过程(chéng)仅(jǐn)为根(gēn)据(jù)公开资料的估算,请以(yǐ)实际环境和负载下的测算为准)
但是该测算结果依赖于一定的前提条件:如机柜功率达到30KW、不计算服务器折旧和服(fú)务器运营支出(chū)、水电(diàn)费与房(fáng)租等运营成本按华东地(dì)区情况计价、采用集中式大型IDC机房且IT设备在(zài)12个月线性(xìng)上(shàng)架(jià)后实现80%负载率、外界气温对制冷系统的能耗需(xū)求较高等。因此在西北部地(dì)区、较小型数据中心等场(chǎng)景下液冷技术的经济(jì)性尚没有完全体现。但在(zài)数据中心发(fā)展的大型化、集(jí)约化的趋势下,且液冷方案仍存在每年降(jiàng)本5-10%的空间,再考虑到液冷方案能够(gòu)有效延长服务器使(shǐ)用寿命,未来液冷数据中心TCO的优(yōu)势将更(gèng)加明显。

机电(diàn)部(bù)分包括制冷系统、配电(diàn)系统、机柜(guì)系统、布线系统和监控管理系统的购置和安装成本,不考虑IT设备成本。

液(yè)冷方案与(yǔ)风冷方案相比:1)其机(jī)电部分的Capex可以(yǐ)节省(shěng)掉冷冻水机组/冷(lěng)冻水精密空调,减少UPS和开关设备的容量等;2)需(xū)要增加密(mì)封机(jī)箱、冷却液、冷板、热交换器、防滴漏连接器和机架式分液器等液冷设备方面(miàn)的(de)成本;3)液冷方案下同样外电体量的数据中心内空间利用率更高,能承载更多(duō)IT设备,每ITkW(IT设备功率)下的分摊成(chéng)本更低。根据假设(shè)条件测(cè)算,风冷(lěng)、冷板式液(yè)冷、浸(jìn)没式液冷(lěng)方案的机(jī)电部分Capex分别为16000-18000元/ITkW、15000-17000元/ITkW和23000-28000元/ITkW左右。冷板式液冷方案下分摊到每(měi)ITkW下的机电部分Capex与(yǔ)风冷方案基本持平甚至更低;浸没(méi)式液冷(lěng)方案所需增加的机电设备较多,分摊下来每ITkW的Capex相比于风冷仍有7000-10000元/ITkW左右的上升。

土(tǔ)建部分主要包(bāo)括建筑物成本。风冷和液冷方案的土建成本差异主要在于同样体量的数据中心内,液冷方案下建筑所需的建筑面积更小(xiǎo)。根据奕信通(tōng)科技测算,风冷、冷板(bǎn)式液冷、浸没式液冷的土建部分Capex分别为5000元(yuán)/ITkW,3000元/ITkW和(hé)3500元/ITkW左右。
外电(diàn)和能评部分主要包括获取外电资源,通过能评验收所需付出的成本。与风冷相比,液冷(lěng)方案(àn)的PUE更低更节能,获取(qǔ)外电资(zī)源,通过能评(píng)验收的难度相对会小很多(duō)。根据奕(yì)信通科(kē)技测算,风冷、冷板式液冷、浸没式液冷的外电和能评部分Capex分别为4000元/ITkW,2000元/ITkW和2000元/ITkW左右。

Opex中占比*高的是电力成本(běn),液冷技术可以有效降低电力成本。数据中心的Opex主要包括电力成本、固定资产(chǎn)折旧、房租、人工费等等,其中电力成本占比*高,达到56.7%(风冷情况下)。

浸没式液冷方案的Opex*具优势。根据(jù)奕信通科技测算,风冷方案(àn)的Opex为9360-9720元/ITkw/年左右,冷板式液冷(lěng)方案的Opex为8040-8400元/ITkw/年左右,浸没式液冷方案(àn)的Opex是(shì)7800-8160元/ITkw/年左右。

现阶段选(xuǎn)择冷板式液(yè)冷的初始TCO已经低(dī)于风冷,浸没式液冷的(de)TCO将在5-6年之后低于风冷。我们根据以上测算结果进行10年期的TCO测算,那么(me)风冷的Capex和Opex分别(bié)为26000元/ITkW和9540元/ITkW/年,冷板式液冷的Capex和Opex分别为21000元/ITkW和8220元/ITkW/年,浸没式液冷的Capex和Opex分别为31000元(yuán)/ITkW和7980元/ITkW/年。根(gēn)据(jù)TCO测算,现阶(jiē)段(duàn)冷板式液冷方案的TCO从开始就已经低于风冷方案,浸没(méi)式液冷方案也将在5年(nián)左右(yòu)之后出现TCO低于风冷方案的拐点。

3.4 液冷技术能够(gòu)有效延长服务器使用寿命,实现降(jiàng)本增效
传统电子设备普遍采(cǎi)用空气(qì)冷却(què)方式,温度是电子设备产生故障的主(zhǔ)要原因之一。环境的多样性包括温度、湿度、振动、灰尘等(děng)多个方面,在导致电子设备失效的因素中温度占(zhàn)了55%,过热是电子(zǐ)设(shè)备产生(shēng)故(gù)障的主要诱因。随着温度的增(zēng)加(jiā),电子、原子、分子的运动速度加快,使得电子设备(bèi)的性(xìng)能发生变化,当达到一(yī)定阶段时,就会引起严重的故(gù)障。在高于(yú)一般室内环境温度(约20°C~25°C)范围内条件下,故障率大致(zhì)按指数规(guī)律随温度的升高而(ér)增加。同时,湿(shī)度、振(zhèn)动、灰尘等因素同(tóng)样会对电子设(shè)备的工作性能和使用寿命产生负面影响。

液冷能够有效降低服务器部件故障率,延长使用寿命。液体具有比空气更大(dà)的比热容,散热能(néng)力更强,使得服务器温度更加稳定,CPU和GPU计算部件可以长时间稳定工作在高性能频率状态。此外,浸没式液(yè)冷将IT设(shè)备浸(jìn)入封闭的液体环境中,与空(kōng)气完全隔离,并且不再需要高速风扇进行散(sàn)热,消除了空气湿度、风扇振动以及(jí)灰尘带来的可靠性影响,从而优化(huà)了服务器的运行环境,延长了设备的使用寿命。根据(jù)阿里云的实验数据,与风冷服务器相比,液冷服务器整体部件故障率下降约53%,其中电源(yuán)、网卡、风扇(shàn)、网线等部件的故障率(lǜ)下降超过80%。随着单服务器(qì)价(jià)值量以及数据中心运营成本的与日(rì)俱(jù)增,服务器(qì)的可靠性与使用寿命显得尤为重要,液冷带来的附(fù)加经济价值有望逐步显现。

3.5 解耦交付模式成为未来发展趋势,助力液冷产业(yè)规范(fàn)化发展
目(mù)前(qián)冷板式液冷方案的(de)交付模式可以分为两类,包(bāo)括一体化交付(fù)与解耦交付两种。一体(tǐ)化交(jiāo)付是指液冷机柜的所有部分,包括机柜和服务器等,都按照厂(chǎng)商自行设定(dìng)的标准进行集成设计开发(fā),然后(hòu)再作为一个整体进行交(jiāo)付。而解耦交付(fù)则要求液冷机柜与液冷服务器之间(jiān)遵循用户预先制定(dìng)的通用接口(kǒu)设计规范,机柜与服(fú)务器可以(yǐ)分别由不同厂商负责生产(chǎn)和交付。


解耦交付模(mó)式为大势所趋,助推冷板式液冷产业规范化发展。服务(wù)器与机柜解耦更有利于形(xíng)成统一的技术标准及规范,能够促进行业竞(jìng)争与技术推广(guǎng),让更多(duō)厂商能够参与液冷行业,实现多厂家适(shì)配,也便于后续灵活部(bù)署,使得客户可以根据实际需求选择不同的服务器和机柜组合,不会受限于某一个供应商。目前华为(wéi)、超聚变等(děng)液(yè)冷厂商已经实(shí)现了盲插快接(jiē),中国移动也已经着(zhe)手研发新型机柜,并(bìng)计划在完成(chéng)测试后开源,推动更多的服务器和机柜厂商参与到盲插解耦液冷技术的研发与验证中,推动技术(shù)成熟与规范化。

4 数据中心(xīn)液冷未来市场(chǎng)规模(mó)估(gū)算
根据估算,到2025年,中国(guó)数据中心液冷市场规模将达到359亿(yì)元左右,CAGR达到72.4%;AI数据中心液冷市场规模将达到(dào)280亿元左右,CAGR达到71.4%;通用数据中心(xīn)液冷市场规模将(jiāng)达到79亿元,CAGR达到76.2%。核心假设如下:
1)假设通用服务器的平均功率(lǜ)为0.7kW。以超聚变FusionServer 2288 V7(2U)作为通用服务器的代表(biǎo)型号,在超聚变服务器功耗计算器中测算得出其满载功率约(yuē)为0.7kW。
2)假设AI服务器的平均功率为3.8kW,其中AI训练服务器平均功(gōng)率为8kW,AI推理服务器为2kW。根据产业调研数据,假设AI服务器中(zhōng)训练与推(tuī)理的数(shù)量关系约为3:7,训练服务器中H系列和A系列所占比例约为4:6,推理服(fú)务器均为T4系列。以(yǐ)超聚变FusionServer G5500 V6作为(wéi)AI训练服务器的代表型号,超聚变FusionServer G8600 V7作为AI推理服(fú)务器的代表型号,根据超聚变服务器(qì)功耗计算器,H系列训练服务器满载功率约为(wéi)10kW,A系列训练服务器满载功率约为6.8kW,T4系列推理服务器的功(gōng)率约为2KW。结合以上数量比例关系,可以估算出AI服务器平均功率约为3.8kW。
3)假设通用服务器平均功率每(měi)年提升(shēng)10%,AI训练与推理服务器平均功率未(wèi)来三年提升30%/20%/15%。根据近几年CPU/GPU TDP的变化趋势,CPU TDP每年提(tí)升10%左右,GPU TDP每年提升20%左右,我们假(jiǎ)设通用服(fú)务器平均功率未来(lái)三年保持10%左(zuǒ)右的增速,AI训练与推理(lǐ)服务器平均功率未来三年的(de)增速为30%/20%/15%。
4)至2025年,假设通用服务器液冷渗透率由5%提(tí)升到20%,AI训练服务(wù)器液冷渗透率由70%提升到100%,AI推理服务器液冷渗透率由40%提升至70%。根据产业调研与曙(shǔ)光数(shù)创的信息(xī),2022年我国液冷渗透(tòu)率为5%-8%左右,预计2025-2028年时液冷渗透率能达(dá)到30%左右(yòu)。我们假设通用服(fú)务器2022年液冷(lěng)渗透(tòu)率为5%,至2025年液冷渗透率上升至20%;AI训练服务器2022年液冷(lěng)渗透率为70%,至2025年液冷渗透率(lǜ)上升至100%;AI推理服务器2022年液冷渗透率为40%,至2025年液(yè)冷渗透率上升至70%;整体液冷渗透率由2022年的8%上升至2025年的25.7%。
5)至2025年,假(jiǎ)设浸没式(shì)液冷渗透率由10%提升至30%,冷板式液冷渗透率由90%降低至70%。根据IDC《中国半年度液冷服务器市场(2023上半年)跟踪》报告,按照服务器(qì)出货量口径统计,2023H1我国冷板式液冷服务器比例(lì)为90%左右,浸没式液冷渗透率(lǜ)仅为(wéi)10%。随(suí)着未来浸没式液冷技术逐(zhú)渐成熟进入加速推广(guǎng)期,我们预计浸没式液冷的渗透(tòu)率由2022年的10%上升至2025年的30%,冷板式液冷的渗透(tòu)率由(yóu)2022年(nián)的90%下降至70%。
6)考虑到大部分数据(jù)中心液冷厂商的产品只覆盖数(shù)据中心液冷基础设施中的制(zhì)冷系统、机柜系统等核心部分,故估算数据中心液冷市场规(guī)模时只考虑(lǜ)数据(jù)中心(xīn)液(yè)冷基础设施中制冷系统、机柜系统等核心部分的(de)市场规模,不考虑(lǜ)布线系(xì)统、土建、外电、能评等其他配套部分。结合产业调研数据,假设冷板式液(yè)冷基础设(shè)施的价值量约为10000元/ITkW,浸没式液冷基础设施的价值(zhí)量约为15000元/ITkW。
7)考虑到未来数据中心液冷市场竞争逐步加剧以及技术逐渐成熟,液冷方案价格将呈逐年下降的趋势;冷板式液冷技术目(mù)前更为成熟,未来价格的下降空(kōng)间相对较小。我们假设冷板式液冷价值量逐(zhú)年下(xià)降5%,浸没式液冷价值量逐(zhú)年下降10%。

以下(xià)是A股液冷(lěng)服务器概念梳(shū)理:
中科曙光:公司(sī)的 ParaStor 液冷(lěng)存储(chǔ)产品将液冷方案与存(cún)储技术结合, 有效降低 PUE 值;在应用层面,灵活配置多(duō)种(zhǒng)场景, 针对高性能小规(guī)模应用场景,提供全闪存配置方案,而针对中大规模应用(yòng)场景,则提供更高性价比的混闪配置方案,为(wéi)客户释放更多(duō)的业务价值(zhí)。此外,ParaStor 液冷存储产品与液冷服(fú)务器形成“存算一栈式” 液冷方案,在提高运维效率的同时,助力数据中心部署更(gèng)便捷。(行业龙(lóng)头)
浪潮信息:浪潮信息将“All in 液冷”纳入公司发展战略,全栈布局液冷(lěng),发布全(quán)栈液(yè)冷产品,实现通用服务器、高密度服务器、整机柜服务(wù)器、AI 服务器四(sì)大系列全线产品均支持冷板式液冷,并提(tí)供液冷数据中心全生命周期整体解决方案(行业龙头)
工业富联:公司研发(fā)基于开放平台联盟架构的 DC_MHS 数据中心模块化硬件系(xì)统,推出全球(qiú)**台模块化服务(wù)器(qì),同时产品应用于客户*新(xīn)一代 HPC 加速器中;液冷技术(shù)方面,公司(sī)持续加大数据中心节能技术(shù)研发,通过沉(chén)浸式与机柜(guì)式(shì)液冷散热系统,实现成本(běn)节约及效率提升(shēng)。(行业龙头)
紫光股份:2022年公司发布了H3C UniServer R4900LC G5液冷服务器及以其为核(hé)心(xīn)的液(yè)冷系统、新一代超融合UIS8.0、全新绿(lǜ)洲平台2.0等(děng)产品和方(fāng)案。(行业龙头)
中兴通讯:公司拥有全系列服务器及存储产品,包括通用服务器、GPU服务器、液冷服务器以(yǐ)及全闪存储产品、混闪存储产品(pǐn)等。(行业龙头)
光迅科技:公司是浸(jìn)没液冷智算产业发展联盟会员单位,是相关标准、工艺研究(jiū)和实践的重要参与者(zhě)之一,目前已有相关产品发布。(行业新玩家)
飞龙股份:公司的数据中心液冷产品在芜湖飞龙、郑州飞龙已建有专门生产线。公司多个液冷项目正在进(jìn)行中,部(bù)分项目已经量产。(行业新玩家)
网宿科技:公司全资子公司绿色云图自主(zhǔ)研发(fā)的浸(jìn)没式液冷(lěng)技术,能够(gòu)为企业提供更节能、高效的液冷数据中心建设及改造方案。经工业和(hé)信息化部电子第五研究所(中国赛(sài)宝(bǎo)实验室)数据中心(xīn)能效评估,绿色云图自主研发的液冷数据中心PUE均值低至1.049。(行业新玩家)
润泽科技:公司已经(jīng)开始批量交付液冷机柜(guì),正在交付的以10kw左右的高密机柜为主,以(yǐ)及20kw以(yǐ)上的液冷机柜。公司将加快推进高密机柜和(hé)液冷机柜应用,快速实现整栋液冷数据中(zhōng)心(xīn)正式投运,向智算(suàn)中心和(hé)超算中心快速演进(jìn),形成数据中心、智算中(zhōng)心和超算(suàn)中心融合的综合算力(lì)中心。(行业新玩家)
烽(fēng)火通信:公司(sī)全新一代(dài) FitNeo LCS 液冷解决(jué)方案,专为高热密度机柜绿(lǜ)色低碳运营而设计。FitNeo LCS 通过芯片级制冷,直接利用*大温差快速换热,实(shí)现超(chāo)低 PUE,CLF 低至 0.04,功耗(hào)降低 5-20%;同时(shí),具有环保无氟、低噪低耗(hào)、绿色节能等特点,机组管路通过工厂预(yù)制模块化配装实现快(kuài)速交付,精(jīng)减现场动火焊接环节;冷却液缓蚀抑菌、超低电导,连接部件超高承压,超(chāo)低漏率,全链路漏液检测可自动上(shàng)报。(行业新(xīn)玩家)
锐新科技:公司铝合金散热器应用在液冷(lěng)服(fú)务器中(zhōng)。在光模块的冷却中,通过对铝合金基座进行直接水冷(lěng)散热的,而光学元(yuán)件是装在基板上工作,所产生的热量是由(yóu)基座吸收,从达到散热的目的。公司铝合金散热器应用在液冷服务器光模块的(de)冷却。(液冷(lěng)材料)
科华数据:目前(qián)公司自主研(yán)发的液冷技术已运用在公司数(shù)据中心(xīn)及储能产品、解决方案中。领先的产品和技术是公司的长期核(hé)心竞争力,公司持续跟进(jìn)客户的技术产品(pǐn)需求,做好(hǎo)相关技术储备,保持自身技术的领先性。(液冷零部件)
欧陆通:公司为阿里(lǐ)巴巴定制的新一代浸没式(shì)液冷集中式供电电源在云栖大会展出(chū),应(yīng)用于磐久服务器供电系统。该电源(yuán)方案包括晨(chén)没式液冷的ATS 2.5KW PSU 和30kw Power Shef,由(yóu)欧(ōu)陆通子公司云电科技自主研发及生产,进入准量产阶段。该(gāi)加工结合了浸没式(shì)液冷+集中式供电的双重优(yōu)势,带ATS部件整(zhěng)机(jī)效(xiào)率高达97%。(液冷零(líng)部件)
中石科技:公司宜兴子公司主营产品(pǐn)包括液冷模组等,建立相关技术储(chǔ)备和产品(pǐn)线(xiàn),为国内(nèi)外多家服务器企业(yè)提供液冷等全方位的管理综合解决(jué)方案。(液冷零部件)
科创新(xīn)源:公(gōng)司研发(fā)的数据中心服务器特种散热模(mó)组可(kě)满足客户在高算力场景下,高功耗半导体芯片的散热效能,该项目已完(wán)成样(yàng)品试制并已通过(guò)验证。公司控股子公司苏州瑞泰克散热(rè)科技有限公(gōng)司主要产品包括冷凝器、蒸发器(qì)以及散热液冷板等热管(guǎn)理系统产品。(液冷零部件)
高澜股份:公司服务器液冷业(yè)务拥有三(sān)种解决方(fāng)案:冷板式液冷、浸没式(shì)液冷和集装箱式液冷,可(kě)有(yǒu)效降低大型数据中心的PUE(数据中(zhōng)心总设备(bèi)能(néng)耗/IT设备能耗)。(液冷零部件)
康盛股份:公司新一代数据中心机房建设完成并投入使用,标志着康盛股份在(zài)液冷温控领域实现新突破,迈上新台(tái)阶。康盛股份标准化浸没式液冷(lěng)机房IT设备功率(lǜ)130kW,可提供2P算力。液冷机房建设主要依据GB50174-2017和液冷数据中心技术规(guī)范(康盛股份参编行业标准)。康盛股份标准化浸没式液冷机房配3台30kW 42U高性能液冷(lěng)机柜、2台20kW 21U高性能液冷机柜。目前(qián)运行服务器主要(yào)有新华三5315Y服务器和DELL R760服务器。(液冷零部件)
精(jīng)研科技:公司可为消费电子、通信、激光(guāng)投影、服务器等领域客户提供风(fēng)冷模(mó)组、液冷模组、液冷板以及模组子件热管、VC等散热部品。(液冷零部件)
华(huá)勤(qín)技术:公司已于2021年取得(dé)液冷装置及设备的实(shí)用新型**,并在散热方面取得了数据产品散热核心技术。目前(qián)在部分的人工智能服务器上使用(yòng)液冷散热技术(shù)。(液(yè)冷零部件)
锐捷网络:司在业界进行了NPO、液冷等创新技术的探索和市场实践。公司与头部互(hù)联网客户联合发布了在大型数(shù)据中(zhōng)心规(guī)模部署的浸没式液冷交换机,提升了数据中心网络的可靠性和能源效率;去年,公司发布了同时应用NPO硅光和冷板式液冷技术(shù)的 51.2T NPO硅光交换机,推动数据中心网络建设更加绿色低碳化。(液冷零部(bù)件(jiàn))
飞荣达:公司针对服务器上的散热需求还开(kāi)发了轴流(liú)风扇,特种(zhǒng)散热(rè)器,单相液冷冷板模组,两相液冷模组等产品。(液冷零(líng)部件(jiàn))
强瑞技术:公司CDU(液(yè)冷分配(pèi)单元)单机已通过客户测试并生产。(液冷零部(bù)件)
申菱环境(jìng):公司(sī)致力于紧跟客户步(bù)伐,通过高能(néng)效,可(kě)靠的新一代温控产品如DPC相变冷(lěng)却系统,新型高效蒸发冷却系统(tǒng),液冷温控系统等产(chǎn)品和解决方案(àn)服务客户。(液(yè)冷零部件(jiàn))
英维克(kè):公司(sī)在算力行业应用的液冷全链条(tiáo)解决方案已有成熟、完整布局,未来(lái)由于AI算力的(de)增长势(shì)必拉动相关的业务增长。(液冷零部件)
同方股份:公司目前有基(jī)于华为昇腾的AI服务器可提供(gòng)液冷解决方案。(华为)
朗威股份:公司是一家数(shù)据中心机房及综合布线(xiàn)设备提供商,主营业务(wù)是服务器机柜、冷热通道、微模块(kuài)、T-block机架(jià)等数据中心机柜和综合布线产品的研发、生(shēng)产、销售及服务。2022年公司液冷机(jī)柜产(chǎn)品销售收入占数据中心机柜销售总(zǒng)额的(de)比例为3.79%。(液冷零部件)
神州数码:公司目前正在进行液冷整(zhěng)机柜产品的需求设(shè)计和开发。目前液冷共有两种主(zhǔ)流的技术方案,分别是浸(jìn)没方案和冷板方(fāng)案,分别适用于不同的数据中心场景,公司当(dāng)前规划的液冷整机柜产品(pǐn)会基于冷板(bǎn)开发。(液冷零部件)
双良节能:公司CDM液冷换热模块涉及全(quán)浸没式液(yè)冷服(fú)务器换热模块与尾端冷却塔设备,近(jìn)年来(lái)一直获有优质客户的订单。(液冷零部件)
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