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液冷服务器：数据中心新趋势，产业格局梳理

韭菜斌

2023-04-20 12:51:45

算力需求和芯片技术工艺提升，共同推进了服务器单机柜平均功率增长，因此液冷服务器也将在未来面临高需求。

目前，全球高密集度、高供电密度的超大型数据中心已逐渐采用液冷技术。

根据咨询机构IDC预测，抛开传统的大规模数据中心不计，未来有大概20%的边缘计算数据中心也将采用液冷技术。

ResearchAndMarkets数据显示，到2023年，全球液冷数据中心市场规模将达45.5亿美元，年复合增长率将达27.7%。

据赛迪顾问，到2025年我国液冷IDC市场规模将突破1200亿元，增速保持30%以上；渗透率现处于20%左右。

从政策方面来看，在“双碳”背景下，国家发改委指导政策指出全国新建大型、超大型数据中心平均PUE降到1.3以下，国家枢纽节点进一步降到1.25以下。

液冷技术在经济性与散热效率两个角度均满足市场与政策指导需求。

01 液冷行业概览

液冷技术，就是直接将液体冷却系统导入服务器内部散热，甚至把服务器等需要散热的设备直接放入冷却液中（矿物油或者氟化液等传输介质）。热量通过液冷主机传递，再通过室外冷却塔将热量散发到空气中。

由于液体比空气的比热容大得多，制冷效率远高于风冷散热，并且由于省去了风扇，也可达到降低噪音的效果。

服务器也因此实现了高密度、低噪音、低传热温差、全年自然冷却的效果。

当前风冷散热已趋于能力天花板，传统风冷面临散热不足、能耗过大的问题。

在冷却介质的选择上，液冷有望替代风冷实现更高效散热。

液冷技术与风冷相比具备高稳定性和高散热效能优势，综合应用端而言，15kW/柜以上时液冷技术逐渐显露其经济性优势。

（根据《UPS应用》期刊）液冷服务器的CPU核温比风冷极限温度可低20~30°C，可靠性将大大提高。

英特尔《绿色数据中心创新实践--冷板液冷系统设计参考》白皮书信息，采用风冷的数据中心通常可以解决12kW以内的机柜制冷，机柜功率超过15kw，相对于现有的风冷数据中心，已经到了空气对流散热能力的天花板，液冷技术作为一种散热能力更强的技术，可以支持更高的功率密度。

相较风冷方案，液冷方案初期capex投资有所提升，同时在AIGC、东数西算等带动IDC建设需求的趋势下，液冷方案渗透率的提升有望带动数据中心温控市场的量价齐升。

02 液冷服务器产业链

液冷行业上游主要为产品零部件，包括接头、CDU、电磁阀、TANK、maniflod等。

中游主要为液冷服务器，也是产业链的核心。

液冷服务器存在三条技术路线，即冷板式、浸没式和喷淋式。

当前冷板式方案成熟度较高，商用基础较好，已经得到了较多的商业应用案例。

冷板液冷方案：

浸没式制冷效率更高，最高可使单机柜功率密度提升3倍以上，预计2025年占比超40%，全浸没式液冷式服务器有望成为未来技术趋势。

双向浸没式液冷方案：

资料来源：《绿色高能效数据中心散热冷却技术研究现状及发展趋势》

此外还包括数据中心的集成运维设施、产品及部件，从冷板部件到机柜，再到数据中心液冷集成模块。

下游行业主要包括互联网、金融、电信、政府、交通和能源等信息化程度相对较高的行业，涵盖智慧计算、电子政务、企业信息化、关键应用以及民生等相关领域，包括三大电信运营商，以及腾讯、阿里巴巴等互联网大型企业。

03 液冷市场格局

液冷技术作为高新技术，覆盖多学科、多领域，技术壁垒高，目前国内外数据中心基础设施厂商液冷技术普及率尚较低，掌握该技术的企业较少。

目前国内外已有多家企业开始面向客户提供定制化液冷技术解决方案，一些科技公司也逐步建设部署自身的液冷数据中心。

目前国内外数据中心基础设施厂商液冷技术普及率尚较低，掌握该技术的企业较少，市场中尚未形成较强龙头，市场竞争格局未定，且由于中国数据安全保护政策，国外厂商产品进入中国较为困难。

国内市场中，部分企业经过多年的技术积累和沉淀，已经展现出较为明显的技术优势和市场先发优势，未来行业内有望形成龙头厂商占据主要市场份额的竞争格局。

资料来源：中国信通院

国内相关厂商中，曙光数创（中科曙光子公司）2019年首次实现浸没相变液冷数据中心产品C8000产品在国家级重大科研装置大规模部署。

浪潮信息与京东云联合推出天枢（ORS3000S）液冷整机柜服务器，已在京东云数据中心实现规模化部署。

华为FusionServer Pro冷板全液冷系统解决方案，应用于高功耗密度服务器机柜部署场景。

阿里云发布了行业首款单相浸没液冷解决方案—磐久Immersion DC 1000，实现基础设施散热能力和服务器、网络设备高效融合交付，助力创新散热技术与IT系统融合。

英维克推出Coolinside全链条液冷解决方案，打破国外技术壁垒，已实现单机柜200kW批量商用。

宁畅2022年年初通过采用NVIDIA液冷HGXA100NVLink平台，推出X660 G45 LP新系列液冷服务器，是业内首个全系统定制液冷方案。

高澜服务器液冷业务拥有三种解决方案：冷板式液冷、浸没式液冷和集装箱式液冷，可有效降低大型数据中心的PUE（数据中心总设备能耗/IT设备能耗）。

资料来源：英维克官网

04 芯片级液冷

散热设备越来越贴近芯片等核心发热源是重要趋势。

未来散热预计将从房间级、机柜级、服务器级向芯片级演进，通过散热部件与芯片表面直接接触实现更好的芯片散热。

AIGC发展有望对算力带来爆发式的增长需求，算力提升的背后，芯片必须具备更高计算效率，在更短时间内完成更多运算，因而必然伴随芯片能耗的加大，进而带来更高的芯片散热需求，有望带来芯片级液冷需求爆发。

ODCC《冷板式液冷服务器可靠性白皮书》信息，2022年Intel第四代服务器处理器单CPU功耗已突破350瓦，英伟达单GPU芯片功耗突破700瓦，AI集群算力密度普遍达到50kW/柜。

资料来源：紫光集团

在政策和需求带动，以及以人工智能为代表的新兴行业快速推动下，液冷服务器以及芯片级液冷有望快速成为高成长性赛道，行业具有广阔的市场空间。

相关公司：

1.英维克：公司是国内较早进入通信行业户外机柜专业散热领域的厂商，在该领域公司通过直接将产品销售并服务于华为、中兴通讯、科信技术、Eltek等国内外主流的通信设备制造商。

2.高澜股份：当前公司重点布局方向为电化学储能，已有基于锂电池单柜储能液冷产品、大型储能电站液冷系统、预制舱式储能液冷产品等技术储备和解决方案。

3.申菱环境：数据服务空调主要应用于新基建中的5G建设和大数据中心建设场景，主要客户包含华为技术有限公司，华为技术服务有限公司，曙光，浙江天猫供应链管理有限公司，大同斯达歌（秦淮数据），国防科技大学。公司作为华为机房精密空调的主要供应商，销售份额保持稳定且占比较高，华为定制类和中大型暖通设备主要向申菱采购，用于企业业务和运营商业务。

4.中石科技：公司提供的产品有热模组（尤其是液冷散热模组、高性能VC及热管）、导热垫片、导热硅脂、导热凝胶、导热相变材料、碳纤维导热垫等，目前已向国内外多家企业批量供货。

5.润禾材料：冷却液作为硅油和改性硅油的一个重要分支，是公司研发和生产的方向之一。公司在对应的低粘度硅油与改性硅油方面拥有多项专利与保密技术，用于保证公司在相关材料领域的技术优势。

6.巨化股份：据衢州市政府2月23日官方消息，日前，浙江省高端化学品技术创新中心传出喜讯，国家重点研发计划重点专项数据中心液冷热管理材料研发与应用示范研发项目，取得突破性进展，成功研发出了数据中心浸没式液冷热管理材料，并实现批量生产。上述创新研发的浸没式液冷热管理材料，主要用于大数据处理中心运算处理器的冷却，不管是手机还是电脑浸泡在其中，都能够正常运行。该材料此前长期受制于国外，被列入“十四五”国家重点研发计划重点专项之后，该计划由巨化集团牵头，依托浙江省高端化学品研发创新平台，并与北京大学、中科院等9家单位联合研发，攻克了数据中心高效液冷与安全智能热控防护等关键技术，形成了千吨级工艺包，批量产品经第三方检测运用，全部指标达到要求。

7.精研科技：其官网披露公司散热业务具有数十年经验，直接服务于服务器、5G基站、定制化元件及模组等。

$精研科技(SZ300709)$ 精研科技在2023年1月15号的电话会议中，董事长对于本企业的散热器业务解释如下：

1，有新技术，公司散热算是比较牛逼的。

2，公司获得了英特尔的认证，可以配合英特尔的芯片使用的。

3，公司进入英伟达的供应商，大陆企业是第一家进入的，其他进入的是台资企业和日资企业。

4，公司有新的散热方案技术，这个技术是英伟达专门让精研科技配合研发的。

5，技术是非常先进的，方案是英伟达给的，英伟达在散热方面采购是非常巨大的

8.曙光数创（中科曙光子公司）2019年首次实现浸没相变液冷数据中心产品C8000产品在国家级重大科研装置大规模部署。

9. 网宿科技：据2023年3月28日互动易回复：公司全资子公司绿色云图自主研发的浸没式液冷技术，能够为企业提供更节能、高效的液冷数据中心建设及改造方案。经工业和信息化部电子第五研究所（中国赛宝实验室）数据中心能效评估，绿色云图自主研发的液冷数据中心PUE均值低至1.049。在数据中心节能降耗大趋势下，公司将积极推广浸没式液冷解决方案推向市场，通过提供不同型号、适用于不同场景需求的液冷机柜, 以及提供、机房液冷改造方案等帮助客户降低 PUE，共同推进绿色数据中心发展。

10.超频三：公司官网披露，公司在IDC数据中心和云计算中心领域，提供创新性设计、紧凑型设计和有针对性的散热解决方案。公司提供紧凑型设计和有针对性的散热解决方案，分布式热管理系统为服务器集群维护提供了热冗余能力，并为系统维护提供早期预警。其中包括高效能的轴流风扇、换热器和散热器，以及液冷方案。超频三还是中石科技的可比公司

11.博威合金：成功开发了 3C 产品液冷散热用高性能铜合金材料，取得了多家智能终端厂商的认可；成功开发了满足新一代高速传输 type-C 用高性能材料，确保了快速充电、快速数据传输的需要；成功开发了新一代内存 DDR 用高性能材料，改善了内存运行速度。以上新产品的开发和投产给公司未来的可持续发展打下坚实的基础，给公司在行业内保持持续领先地位提供强有力的支撑。