东吴计算机算力液冷行业深度报告【AI算力不断迭代,液冷大势所趋】

（以下内容从东吴证券《东吴计算机算力液冷行业深度报告【AI算力不断迭代,液冷大势所趋】》研报附件原文摘录）
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算力服务器液冷技术是一种采用液体作为散热介质的冷却方式。与传统的风冷散热相比，液冷技术具有散热效率高、噪音低、占地面积小等优点。在高温、高热负荷的环境下，液冷技术能够为服务器提供更稳定、高效的运行环境。 2. 算力液冷主要分为三种 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。 最新英伟达B100芯片全部使用液冷。2024年3月18-21日，英伟达将举办2024 GTC AI大会。综合多家媒体报道，英伟达预计将在本次大会上推出Blackwell架构的B100 GPU。台湾经济日报最新报道指出，B100系列产品，相较目前的H系列，整体效能都进行了大幅提升。除了HBM内存容量和AI效能大幅提升以外，B100搭载的散热技术也进行了一番升级，从原先的风冷转为液冷。对此，英伟达CEO黄仁勋曾提到，坚信浸没式液冷技术就是未来指标，将带动整片散热市场迎来全面革新。 3.2 数据中心PUE指标不断降低 国家政策对数据中心PUE建设要求越来越高。满足PUE建设要求成为算力中心建设方需要考虑的主要问题。 只有通过降低数据中心辅助能源的消耗，才能达成节能目标下的 PUE 要求。典型数据中心能耗占比中制冷系统占比达到 24%以上，是数据中心辅助能源中占比最高的部分。因此，在保障算力运转的情况下，降低制冷系统能耗能够极大的促进 PUE 的降低。 液冷技术是降低制冷系统能耗的主要技术手段。液冷利用液体的高导热、高传热特性，在进一步缩短传热路径的同时充分利用自然冷源，实现了PUE小于1.25的极佳节能效果。 4. 算力液冷系统的构成 液冷系统通用架构及原理主要包括室外侧和室内侧。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、液冷机柜、ICT 设备、二次侧管网和二次侧冷却液。 4.1 冷板式液冷 冷板式液冷作为非接触式液冷的一种，行业内具有 10 年以上的研究积累，在三种主流液冷方案中技术成熟度最高，是解决大功耗设备部署、提升能效、降低制冷运行费用、降低 TCO 的有效应用方案。 冷板式液冷是通过液冷板（通常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体）将发热器件的热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体，通过冷却液体将热量带走的一种散热形式。 冷板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、液冷机柜组成；其中液冷机柜内包含液冷板、设备内液冷管路、流体连接器、分液器等。 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 喷淋式液冷是面向芯片级器件精准喷淋，通过重力或系统压力直接将冷却液喷洒至发热器件或与之连接的导热元件上的液冷形式，属于直接接触式液冷。 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。 6. 算力液冷竞争壁垒 液冷技术壁垒不高，行业壁垒较高。算力液冷难点在于修改服务器，服务器往往承载客户核心业务，对稳定性要求较高。服务器厂商对服务器构成和工作情况最为了解，因此服务器厂商具有先天优势。随着市场空间逐步打开，第三方厂商也有望进入市场。 7. 算力液冷产业链 算力液冷产业链主要分为零部件提供商、服务器厂商和第三方解决方案提供商。 零部件提供商：包括快速接头、CDU、电磁阀、浸没液冷 TANK、manifold、冷却液等组件或产品供应商。部分代表厂商有英维克、淳中科技、精研科技等。 服务器厂商：算力服务器液冷的核心难点在改服务器，因此大部分服务器厂商自身布局液冷产品。部分代表厂商有中科曙光、新华三、浪潮信息等。 第三方解决方案提供商：本身液冷领域深耕多年，能够为客户提供工程设计、服务器级方案，机柜级方案，一体化机柜级方案，数据中心级方案，风冷散热部分的高效冷却方案，及浸没液冷等方案。部分代表厂商有英维克、高澜股份等。 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。 吴声计事免责声明 微信号:hbdwjsj 联系人 首席证券分析师： 王紫敬 wangzj@dwzq.com.cn 执业资格证书号码：S0600521080005 公众订阅号（微信号：吴声计事）由东吴证券研究所计算机团队设立，系本研究团队研究成果发布的唯一订阅号。 本公众号所载的信息仅面向专业投资机构，仅供在新媒体背景下研究观点的及时交流。 本订阅号不是东吴证券研究所计算机团队研究报告的发布平台，所载内容均来自于东吴证券研究所已正式发布的研究报告或对已发布报告进行的跟踪与解读，如需了解详细的报告内容或研究信息，请具体参见东吴证券研究所已发布的完整报告。 本订阅号所载内容不构成对具体证券在具体价位、具体时点、具体市场表现的判断或投资建议，不能够等同于指导具体投资的操作性意见。本订阅号所载内容仅供参考之用，接收人不应单纯依靠本资料的信息而取代自身的独立判断，应自主做出投资决策并自行承担风险。东吴证券研究所及本研究团队不对任何因使用本订阅号所载任何内容所引致或可能引致的损失承担任何责任。 本订阅号对所载内容保留一切法律权利。订阅人对本订阅号发布的所有内容（包括文字、图片、影像等）未经书面许可，禁止复制、转载；经授权进行复制、转载的，需注明出处为“东吴证券研究所”，且不得对本订阅号所截内容进行任何有悖原意的引用、删节或修改。 免责声明 东吴证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准，已具备证券投资咨询业务资格。本研究报告仅供东吴证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议，本公司及作者不对任何人因使用本报告中的内容所导致的任何后果负任何责任。任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。 在法律许可的情况下，东吴证券及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券并进行交易，还可能为这些公司提供投资银行服务或其他服务。 市场有风险，投资需谨慎。本报告是基于本公司分析师认为可靠且已公开的信息，本公司力求但不保证这些信息的准确性和完整性，也不保证文中观点或陈述不会发生任何变更，在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。 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