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液冷服務器：數據中心新趨勢，產業格局梳理
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#服務器 #芯片 #數據中心 #AIGC #東數西算
算力需求和芯片技術工藝提升，共同推進了服務器單機柜平均功率增長，因此液冷服務器也將在未來面臨高需求。目前，全球高密集度、高供電密度的超大型數據中心已逐漸采用液冷技術。根據咨詢機構IDC預測，拋開傳統的大規模數據中心不計，未來有大概20%的邊緣計算數據中心也將采用液冷技術。ResearchAndMarkets數據顯示，到2023年，全球液冷數據中心市場規模將達45.5億美元，年復合增長率將達27.7%。據賽迪顧問，到2025年我國液冷IDC市場規模將突破1200億元，增速保持30%以上；滲透率現處于20%左右。從政策方面來看，在“雙碳”背景下，國家發改委指導政策指出全國新建大型、超大型數據中心平均PUE降到1.3以下，國家樞紐節點進一步降到1.25以下。液冷技術在經濟性與散熱效率兩個角度均滿足市場與政策指導需求。
01 液冷行業概覽
液冷技術，就是直接將液體冷卻系統導入服務器內部散熱，甚至把服務器等需要散熱的設備直接放入冷卻液中（礦物油或者氟化液等傳輸介質）。熱量通過液冷主機傳遞，再通過室外冷卻塔將熱量散發到空氣中。
由于液體比空氣的比熱容大得多，制冷效率遠高于風冷散熱，并且由于省去了風扇，也可達到降低噪音的效果。
服務器也因此實現了高密度、低噪音、低傳熱溫差、全年自然冷卻的效果。
當前風冷散熱已趨于能力天花板，傳統風冷面臨散熱不足、能耗過大的問題。
在冷卻介質的選擇上，液冷有望替代風冷實現更高效散熱。
液冷技術與風冷相比具備高穩定性和高散熱效能優勢，綜合應用端而言，15kW/柜以上時液冷技術逐漸顯露其經濟性優勢。
（根據《UPS應用》期刊）液冷服務器的CPU核溫比風冷極限溫度可低20~30°C，可靠性將大大提高。
英特爾《綠色數據中心創新實踐--冷板液冷系統設計參考》白皮書信息，采用風冷的數據中心通�？梢越鉀Q12kW以內的機柜制冷，機柜功率超過15kw，相對于現有的風冷數據中心，已經到了空氣對流散熱能力的天花板，液冷技術作為一種散熱能力更強的技術，可以支持更高的功率密度。
相較風冷方案，液冷方案初期capex投資有所提升，同時在AIGC、東數西算等帶動IDC建設需求的趨勢下，液冷方案滲透率的提升有望帶動數據中心溫控市場的量價齊升。
02
液冷服務器產業鏈
液冷行業上游主要為產品零部件，包括接頭、CDU、電磁閥、TANK、maniflod等。
中游主要為液冷服務器，也是產業鏈的核心。
液冷服務器存在三條技術路線，即冷板式、浸沒式和噴淋式。
當前冷板式方案成熟度較高，商用基礎較好，已經得到了較多的商業應用案例。
冷板液冷方案：
浸沒式制冷效率更高，最高可使單機柜功率密度提升3倍以上，預計2025年占比超40%，全浸沒式液冷式服務器有望成為未來技術趨勢。
雙向浸沒式液冷方案：
圖片資料來源：《綠色高能效數據中心散熱冷卻技術研究現狀及發展趨勢》
此外還包括數據中心的集成運維設施、產品及部件，從冷板部件到機柜，再到數據中心液冷集成模塊。
下游行業主要包括互聯網、金融、電信、政府、交通和能源等信息化程度相對較高的行業，涵蓋智慧計算、電子政務、企業信息化、關鍵應用以及民生等相關領域，包括三大電信運營商，以及騰訊、阿里巴巴等互聯網大型企業。
03
液冷市場格局
液冷技術作為高新技術，覆蓋多學科、多領域，技術壁壘高，目前國內外數據中心基礎設施廠商液冷技術普及率尚較低，掌握該技術的企業較少。
目前國內外已有多家企業開始面向客戶提供定制化液冷技術解決方案，一些科技公司也逐步建設部署自身的液冷數據中心。
目前國內外數據中心基礎設施廠商液冷技術普及率尚較低，掌握該技術的企業較少，市場中尚未形成較強龍頭，市場競爭格局未定，且由于中國數據安全保護政策，國外廠商產品進入中國較為困難。
國內市場中，部分企業經過多年的技術積累和沉淀，已經展現出較為明顯的技術優勢和市場先發優勢，未來行業內有望形成龍頭廠商占據主要市場份額的競爭格局。
圖片資料來源：中國信通院
國內相關廠商中，曙光數創（中科曙光子公司）2019年首次實現浸沒相變液冷數據中心產品C8000產品在國家級重大科研裝置大規模部署。
浪潮信息與京東云聯合推出天樞（ORS3000S）液冷整機柜服務器，已在京東云數據中心實現規�；渴�。
華為FusionServer Pro冷板全液冷系統解決方案，應用于高功耗密度服務器機柜部署場景。
阿里云發布了行業首款單相浸沒液冷解決方案—磐久Immersion DC 1000，實現基礎設施散熱能力和服務器、網絡設備高效融合交付，助力創新散熱技術與IT系統融合。
英維克推出Coolinside全鏈條液冷解決方案，打破國外技術壁壘，已實現單機柜200kW批量商用。
寧暢2022年年初通過采用NVIDIA液冷HGXA100NVLink平臺，推出X660 G45 LP新系列液冷服務器，是業內首個全系統定制液冷方案。
高瀾服務器液冷業務擁有三種解決方案：冷板式液冷、浸沒式液冷和集裝箱式液冷，可有效降低大型數據中心的PUE（數據中心總設備能耗/IT設備能耗）。
圖片資料來源：英維克官網
04
芯片級液冷
散熱設備越來越貼近芯片等核心發熱源是重要趨勢。
未來散熱預計將從房間級、機柜級、服務器級向芯片級演進，通過散熱部件與芯片表面直接接觸實現更好的芯片散熱。
AIGC發展有望對算力帶來爆發式的增長需求，算力提升的背后，芯片必須具備更高計算效率，在更短時間內完成更多運算，因而必然伴隨芯片能耗的加大，進而帶來更高的芯片散熱需求，有望帶來芯片級液冷需求爆發。
ODCC《冷板式液冷服務器可靠性白皮書》信息，2022年Intel第四代服務器處理器單CPU功耗已突破350瓦，英偉達單GPU芯片功耗突破700瓦，AI集群算力密度普遍達到50kW/柜。
圖片資料來源：紫光集團
在政策和需求帶動，以及以人工智能為代表的新興行業快速推動下，液冷服務器以及芯片級液冷有望快速成為高成長性賽道，行業具有廣闊的市場空間。
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