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金融民工1990
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2024-03-08 17:16:00

会议要点

1. 服务器液冷渗透率及市场展望

服务器液冷市场:当前液冷渗透率还不高,但随着英伟达B100芯片的使用,预计服务器液冷将迎来显著的增长。

服务器市场规模:国内服务器市场约为1900亿规模,液冷服务器市场占比约为16%。

液冷项目价值量:在高性能计算数据中心项目中,IT设备包括服务器、存储交换机占总成本约85%-90%,二级结构设施如机电、土建、装修约占10%-15%。

2. 液冷成本论坛分析与展望

机电部分占大头,暖通制冷占机电的75%左右。液冷项目中,暖通制冷成本占比约为整个项目的2.6%。

服务器内冷板成本占服务器总成本比例较小,但材料(如纯铜)和加工成本较高。

外部液冷系统(包括管路、CDU、冷却塔等)的成本约为每千瓦4000元,且与冷却方案有关,价格有波动范围。

3. 液冷铜铝材料及加工探究

公司采购制造材料主要是铜板和铝座,其中铜板成本不高,一斤多一两的铜板价值几十元,而铝座是外购的铸件。

铜用于制作与CPU接触的部分,铝座用于固定铜板和CPU,铝因成本低廉被用于固定功能。

公司产品设计含有三层结构,并进行了精密的流道设计,旨在提升热传导效率和减少阻力,核心层为铜制流道。

4. 高敏感性与成本兼顾

液冷系统的核心难点在于确保密封不漏水,防止对昂贵的服务器芯片带来损失。零漏水是液冷产品的最基本要求。

液冷技术方面存在技术壁垒,行业内不同厂商之间存在质量差异。产品合格率是衡量一个厂商好坏的关键指标。

服务器液冷系统还包含复杂的热管理组件如CDU和分气管,这些组件对于控制和分配冷却液至关重要,要求抗酸碱抗腐蚀和精确的热交换能力。CDU的抗腐蚀设计和精确密封处理是提升产品可靠性的重点。

5. CDU成本分析

服务器液冷系统中,CDU(Cooling DistributionUnit)占比较高,内含水泵、发电和多种控制电器,其成本和制造技术是系统的关键部分

主要部件如水泵、不锈钢管路、控制器等多数采购自外部供应商,但组装和部分控制部件的制造是内部完成

泵等关键部件主要依赖国外高端品牌,国内供应商如凯旋(Kaixuan)和中金环境等相对较便宜,但技术上存在差距

6. 液冷技术发展及成本分析

液冷技术正在稳步发展,冷板液冷因技术成熟和低改造成本而占据国内90%的市场份额,但浸没式(寂寞式)液冷具备节能等优势,为发展方向。

浸没式液冷因初期投资大、二级设备限制多、成本高等原因,采用及推广受限,但适用于新建机房。

服务器液冷部件成本有较大差异,不同泵和CDU的成本可从数万至上百万不等,初期设备选型和成本预算是关键因素。

7. 液冷技术壁垒与服务器市场

独特的液冷技术:公司专注于独特液冷技术,具有较高的单千瓦价值量和毛利率。

技术壁垒:公司生产冒泡相变片,存在技术壁垒,国内大规模生产仅该公司可行,竞争者难以达到大规模与常规使用。

搭配专用化设计:与中科曙光合作,为其特定芯片与服务器开发匹配的液冷产品,这种专配设计导致其他芯片和服务器难以使用,呈现客户粘性。

Q&A

Q:目前我国服务器液冷市场渗透率如何,比如传统服务器、训练服务器和推理服务器的液冷使用情况?

 

A:我国的服务器市场在过去两年的规模大约在1900亿左右,其中液冷服务器的市场规模大概在120亿,占比大约16%点几。这个比例本来有望更大,但因为近期对购买英伟达芯片的限制,原本预期的增长未能实现。目前普通训练服务器和推理服务器的液冷渗透率不同,训练服务器渗透率相对较低,而推理服务器则较高。超算服务器在我国也只是占据了一百多亿的市场规模。在购买训练服务器的各互联网厂商或下游中,大部分还是会选择使用液冷,尤其是那些建立大型算力中心的企业,但一些科研机构、学校可能会选择风冷服务器来搭建较小的环境。总体上,对于高性能计算需求来说,绝大多数是液冷而非风冷。

 

Q:能否提供一些你们做过的液冷项目案例,以及在这些项目中液冷系统、配电系统的价值量?

 

A:在我们做的一些直算数据中心项目中,IT设备(包括服务器、网络设备、存储等)占据了整个数据中心总投入的85%以上,接近90%,而液冷等基础设施投入占比则不到15%。这些IT设备绝对是投资的大头,与此同时,二级结构设施如机电、土建、装修和照明等其他杂项占比在10%左右。

 

Q:机电部分在数据中心成本中所占比重如何?

 

A:在数据中心总成本中,IT设备占87%,剩余13%为其他部分,其中机电部分,主要包括供电和暖通制冷,占据了约75%。而在液冷项目中,暖通制冷的成本在整个项目中的比例大约为20%,约占2.6%。

 

Q:服务器与液冷系统的价值量分布如何?

 

A:对于液冷服务器,冷板在服务器中占的比重较小。一台配有8个GPU的训练服务器冷板部分大约两三万人民币,总体占比不高。辅助冷板的设备,包括CDU(冷却分配单元)和管路等,每千瓦造价大约在4000元左右,涉及外部连接的管路和设备的成本相对较高。

 

Q:液冷的相关部件在成本中的分配如何?

 

A:详细拆分下来,管路和阀件大约占2000元,CDU的成本约为1000元,外部的冷却设备约500元。这些价格并不是固定不变的,会根据制冷方案和设备的不同有所变动,通常价格范围在3500到4500元之间。

 

Q:制冷服务器内部的硬件成本和价值如何?

 

A:服务器内部的冷板需要进行精细的加工,加工成本较高,并且使用的是成本较贵的铜材料。而且,需要考虑材料费以外的人工费和检验费用。公司的产品毛利一般在50%,这意味着材料、人工、研发等成本总和约为产品售价的一半。

 

Q:随着规模的扩大,成本是否有可能降低?

 

A:随着产量增加,规模化生产将降低成本。

 

Q:铜板的物料成本是多少?

 

A:如果单看铜板的成本,一块重量大约为1斤多,须知我们购买的是已被切割成特定尺寸的铜板。以前的价格并不是很高,一斤多铜的成本可能在上百块人民币左右。

 

Q:你们的铜板主要从哪些厂商采购?

 

A:我们从专业的铜的制造商采购铜板。至于合作的具体供应商,我可以在会后给您反馈。

 

Q:除了铜板,你们是否也使用铝板?

 

A:铝座是我们从外部供应商那里采购的。我们不自己制造是因为涉及到模具开发、某些加工工艺以及对环境潜在的污染问题。所以,我们使用的是铝材质的底座,因为铝相比其他材料便宜又质轻。一块铜板对应的铝座的重量大约在200到300克之间。

 

Q:铜板是否一定使用纯铜,还是有其他的材料?

 

A:我们使用的确实是纯铜,不会使用复合铜。

 

Q:铜板和铝座是如何与GPU结合在一起?

 

A:铝座的作用是固定功能。铜板表面贴合芯片,铝座则作为底座,用于将铜板上的GPU芯片固定在PC板上。这个结构有助于通过液冷系统有效地散热。

 

Q:铜板中的冷却液是什么组成?

 

A:铜板中使用的冷却液通常是乙二醇或丙二醇。整个铜板结构其实分为三层:两层铜壳由上下构成,中间是流道层。冷却液就流经这个中间的流道层,通过特定的加工工艺,这些层在钎焊炉中焊接合成为一体。设计考虑了高效的热传导和低流体阻力,部分加工还包括制作极细的铜瓷片,厚度至0.02毫米,类似于空调外机所用的铝箔。

 

Q:铜板是否都有接口用于连接,还是多个铜板焊在一起共用接口?

 

A:每块铜板都会有单独的接口。整个液冷系统是通过管子将各铜板串联起来的。外部会有两个接口连接至次级设备,以形成完整的液冷循环系统。

 

Q:服务器液冷系统在实际运用中最大的挑战是什么?有哪些难点或技术门槛?

 

A:服务器液冷系统的核心挑战是确保不发生任何漏液情况,因为液体可能损坏昂贵的硬件,比如几万美金的GPU芯片。解决这一挑战主要依赖于密封技术和漏水检测系统的灵敏度。另一个难点是在材料成本和有效散热之间找到平衡点,使用尽可能少的铜质材料,同时保持出色的冷却效果。此外,随着芯片功率密度的提高,例如NVIDIA的显卡,散热系统承受的压力也更大,系统需要能够高效地带走更多的热量。目前有3DVC和负压方案等技术尝试来提高散热效率。

 

Q:即使是大型厂商生产的液冷系统,也有发生漏液的风险吗?

 

A:是的,所有厂商生产的液冷系统都有可能发生漏液,包括华为等大品牌在内。漏液问题有时并不是由硬件本身造成的,而可能是循环介质如乙二醇或丙二醇出现化学变质或腐蚀导致的。密封性和正确处理冷却液对预防漏液至关重要。

 

Q:目前冷板液冷系统中使用的冷却剂有哪些,使用它们的目的是什么?

 

A:通常使用的冷却剂包括乙二醇、丙二醇和去离子水,它们的成本都不高,因为这些都是大规模产生的工业化产品。有实验正在探索使用制冷剂,例如静默式液冷使用的类似家用空调中的制冷剂。制冷剂的优势是即使发生漏液,它也会蒸发,不会损坏硬件。使用制冷剂可以提高液冷系统对热量的散发能力。

 

Q:冷板液冷系统的功能模块包括哪些关键部分?有何作用?

 

A:关键功能模块主要包括CDU(冷冻水分配单元)、板式换热器和相应的管路系统。CDU起到的主要作用是对冷却液进行分配和热交换,它内含水泵,为系统提供动力进行循环。板式换热器的作用是通过水进行热交换,从而将热量传导至外部的冷却塔或干冷机,并最终通过水蒸发或风冷将热量散发到大气中。管路系统负责将冷却液分配到每个服务器。这些部件在防腐蚀以及密封上面临挑战,务必要保证连接处密封严密,避免漏液。

 

Q:液冷系统中,冷冻单元(CDU)的成本占比是否较高?CDU中的泵和控制设备对成本有什么影响?

 

A:CDU的成本占比相对较高,因为CDU里面包含了水泵、发电设施和众多控制电器设备。由于管路使用的是不锈钢管路,且比较长和粗,这部分的制造成本也是比较高的。如果客户有2N配置的需求(多余一套设备以备用),这样也会对CDU的成本产生影响。一个CDU中的泵有可能价值数万甚至是几十万人民币,这取决于需求而定,泵的成本在整个CDU里面也占有一定比例。

 

Q:在您的液冷系统中,有哪些部件是自制的,哪些是外部采购的?

 

A:对于液冷系统中的部件,像泵、发电机和冷却器这类设备我们是采购的,不锈钢管路是购买回来后我们自己进行焊接的。控制部分是由我们公司自己制作的。高低压压力传感器、温度传感器、液位传感器等控制传感器也都是外部采购的。至于板块,也是外部采购,我们会根据具体需求选择不同的供应商。

 

Q:泵等关键部件在选择供应商时,您会考虑哪些因素?除了国外的供应商外,国内有哪些品牌做得好?

 

A:泵这类关键部件,我们会选用国外的顶级品牌,比如格兰富,因为它们的可靠性和性能都比较好,比如流量、扬程、噪音控制和效率,这些品牌能提供更低的能耗和更高的可靠性。至于国内的品牌,我们也会采用,比如南方泵业,这是在模仿国外品牌方面做得非常成功的一个例子,它的质量是相当不错的,并且价格更便宜。

 

Q:在您的液冷系统中,贵的不锈钢部件和泵在成本中大约能占多少比例?

 

A:不锈钢部件由于出货量较少,其价格相对更高。至于泵,如果选择铸造不锈钢且指定特定品牌,则价格也会较贵。例如,一般大型的泵可能需要上万元人民币,如果是特定定制的大型泵,那价格就更高了,可能是几十万人民币。这个价格会根据泵的规格和客户的特定需求来决定。如果我们选择国内品牌,价格可能会便宜一半左右。

 

Q:国内外对服务器液冷技术的需求情况如何?哪些公司是领先的需求方?

 

A:国内外对服务器液冷技术都有需求。例如,像字节跳动这样的科技大厂就有对特定品牌服务器液冷技术的需求。客户通常希望选择成本较高、可靠性更好的品牌,因为选用成本较低的国产液冷产品可能存在可靠性问题,长期来看可能造成更大的维护成本。

 

Q:冷板和浸没式冷却(积木式)在数据中心的应用情况如何?目前主流的冷却技术是哪一种?两者的成本、性能和应用场景有何区别?

 

A:目前在国内,数据中心的液冷解决方案中90%以上都是采用冷板技术。这是因为冷板技术成熟、实施起来相对简单,且在现有数据中心不需要做太多改动就能够适用。同时,服务器的改造和运维方式变动小,运维成本较低。浸没式(积木式)冷却技术虽然在寂寞输出和能耗效率(PUE)上有优势,但是改造现有数据中心的成本和复杂程度较高,且在运维上也比较麻烦。从长远来看,浸没式冷却因其高效节能和对环境友好的优势,可能成为一种发展方向。但在近几年,由于现有技术可以满足需要,预计仍以冷板技术为主流。

 

Q:目前液冷技术中,CDU的技术壁垒高吗?哪些部件是核心和成本较高的?

 

A:液冷技术的CDU(冷却分配单元)并没有太高的技术壁垒。其核心在于控制系统和相关算法,这包括控制控制和经验,即算法决定了其性能。在成本方面,CDU有小型几十万、大型可达上百万的产品。泵是CDU中一个成本较高的部件,有几万到几十万不等的价格,具体由功率大小、厂家、型号等因素决定。

 

Q:公司是否拥有自行生产冷板的能力?

 

A:公司拥有自己的冷板生产线。我们会购买大块的铜板,并在自家的机加工中心内加工,根据自行设计的图纸来生产和组装冷板。

 

Q:浸没式冷却技术与冷板技术之间成本和性能差异如何?

 

A:浸没式冷却技术的效果在某些方面比冷板更优,其PUE能做到大约1.1左右,而冷板的PUE一般在1.1到1.2之间。然而,浸没式初期投资很大,大概每2KW的投资成本是23000到28000元,相比之下冷板对应的机电部分投入一般在15000到17000元。尽管浸没式的IT设备型号较少,且价格昂贵,这一技术从长期视角来看仍然是一个发展方向,特别是对于新建的数据中心。而现有的数据中心改造成本过高,因此在未来几年内仍将以冷板为主流。

 

Q:你们单千瓦价值量这么高的原因是什么?为什么你们的毛利比较高?

 

A:由于我们制造的是双向液冷的服务器液冷产品,这类产品的厂家比较少,主要是我们在做。因此,我们通常会将服务器和液冷系统捆绑销售,因而售价也相对较高。导致这样的结果的原因之一就是技术壁垒,其他厂商难以做到规模化生产,主要还是我们在做。举例来说,虽然在实验室环境下,可能有厂家能够展示类似的冷却技术,但是要做到大规模生产,他们通常会遇到困难。因此,尽管我们长时间稳定生产,有时也可能遇到一些问题。

 

Q:你们向中科曙光供货,那对于像英伟达、海光和升腾这些公司,你们能提供服务吗?

 

A:我们的产品是专为中科曙光的芯片和刀片服务器设计的,因此我们的液冷系统和其服务器是匹配的,是一起进行开发的。其他公司由于结构上的差异,很可能无法使用我们的双向液冷产品。然而,关于单向液冷,国内许多厂家都可以实施,因为单向系统类似于一个冷柜,只要不同服务器的冷却液是兼容的,那么可以很灵活地匹配使用。



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