算力服务器液冷技术主要分为冷板式、浸没式和喷淋式三种。 液冷技术分为接触式及非接触式两种,接触式液冷是指将冷却液体与发热器件直接接触的一种液冷实现方式,包括浸没式和喷淋式液冷等具体方案。非接触式液冷是指冷却液体与发热器件不直接接触的一种液冷实现方式,包括冷板式等具体方案。其中, 冷板式液冷采用微通道强化换热技术具有极高的散热性能,目前行业成熟度最高; 而浸没式和喷淋式液冷实现了 100% 液体冷却,具有更优的节能效果。
3. 算力液冷发展的两大催化
3.1 算力功耗不断提升
算力的持续增加促进通讯设备性能不断提升,芯片功耗和热流密度也在持续攀升,产品每演进一代功率密度攀升 30~50%。
AI的快速发展,GPU成为未来数据中心建设的主要方向。GPU功耗显著高于CPU,且提升速度逐步加快。
4.2 浸没式液冷
浸没式液冷是以冷却液作为传热介质,将发热器件完全浸没在冷却液中,发热器件与冷却液直接接触并进行热交换的制冷形式。
浸没式液冷系统构成室外侧包含冷却塔、一次侧管网、一次侧冷却液;室内侧包含 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设备完全浸没在二次侧冷却液中,因此二次侧循环冷却液需要采用不导电液体,如矿物油、硅油、氟化液等。
按照热交换过程中冷却液是否存在相态变化,可分为单相浸没液冷和两相浸没液冷两类。
4.3 喷淋式液冷
喷淋式液冷系统主要由冷却塔、CDU、一次侧 & 二次侧液冷管路、冷却介质和喷淋式液冷机柜组成;其中喷淋式液冷机柜通常包含管路系统、布液系统、喷淋模块、回液系统等。
5. 算力液冷市场空间
根据IDC数据,预计中国液冷服务器市场2023年全年将达到15.1亿美元。 2022-2027年,中国液冷服务器市场年复合增长率将达到54.7%,2027年市场规模将达到89亿美元。
2023上半年,中国液冷服务器市场中,冷板式占到了90%。
从厂商销售额角度来看,2023上半年市场占比前三的厂商是浪潮信息、宁畅和超聚变,占据了七成左右的市场份额。
测算: 液冷服务器市场空间主要来自于两方面,一方面是存量服务器改造,另一方面是新增服务器建设。
存量改造:
根据《基于价值工程的数据中心液冷与风冷比较分析》数据,浸没式液冷建设成本为11818 元/kw,我们假设冷板式液冷建设成本约为4000元/kw。
中国电子信息产业发展研究院副院长张小燕介绍,我国在用数据中心机架总规模达到520万架,近4年年均增速达33%,在用数据中心服务器规模达1900万台。
新增数量:
预计到2027年,中国AI服务器出货量将达到65万台,2022-2027年年均复合增长率(CAGR)约为18%。假设2027年全部采用冷板式液冷,则市场规模为260亿元。
8. 投资建议
随着AI算力不断迭代,功耗大幅提升和国家政策对数据中心PUE要求提高,算力液冷行业有望迎来加速发展。
相关标的:
服务器厂商: 中科曙光,浪潮信息,新华三等;
零部件提供: 精研科技,淳中科技等;
第三方解决方案厂商: 英维克,高澜股份,网宿科技等。
9. 风险提示
1)AI发展不及预期: AI服务器功耗较大,是液冷技术应用主要领域,如果AI发展不及预期,将会影响AI服务器需求,从而影响算力液冷发展进度。
2)数据中心能耗政策推进不及预期: 算力液冷产业发展的两大催化之一为数据中心能耗指标趋严,如果数据中心能耗指标政策推进不及预期,算力液冷建设进度可能减缓。
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