通信行業(yè)市場(chǎng)前景及投資研究報(bào)告:產(chǎn)業(yè)政策雙輪驅(qū)動(dòng)液冷數(shù)據(jù)中心高景氣發(fā)展階段_第1頁(yè)
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證券研究報(bào)告液冷深度產(chǎn)業(yè)和政策雙輪驅(qū)動(dòng),數(shù)據(jù)中心液冷進(jìn)入高景氣發(fā)展階段2024年7月9日投資要點(diǎn)?

液冷利用了液體的高導(dǎo)熱、高熱容特性替代空氣作為散熱介質(zhì),具有低能耗、高散熱、低噪聲、低TCO等優(yōu)勢(shì)。液冷主要包含冷板式、浸沒(méi)式和噴淋式等技術(shù)路線,目前,冷板式和浸沒(méi)式是行業(yè)共存的兩條主流技術(shù)路線,考慮到技術(shù)成熟度、可靠性、技術(shù)通用性、結(jié)構(gòu)顛覆性等方面,當(dāng)前液冷數(shù)據(jù)中心仍以冷板式占據(jù)主流地位;浸沒(méi)式在一些超算中心項(xiàng)目上成功實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。?

政策端,“雙碳”目標(biāo)下,數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展。2022年,全國(guó)數(shù)據(jù)中心PUE約為1.57,中央和多地方政策對(duì)新建數(shù)據(jù)中心PUE提出要求。2022年6月,工信部等六部門印發(fā)《工業(yè)能效提升行動(dòng)方案》提出,到2025年,新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE優(yōu)于1.3;2022年1月,國(guó)家同意啟設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)的系列復(fù)函中指出,國(guó)家算力東、西部樞紐節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中心PUE分別控制在1.25、1.2以下。采用液冷技術(shù)可以大幅降低數(shù)據(jù)中心能耗,PUE可降低至1.2以下,滿足數(shù)據(jù)中心綠色可持續(xù)發(fā)展需求。?

產(chǎn)業(yè)端,算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%。數(shù)據(jù)中心算力規(guī)模高速增長(zhǎng)、高功率單機(jī)柜快速普及,預(yù)計(jì)2025年全球數(shù)據(jù)中心平均功率達(dá)25kW,相較于2020年16.5kW的平均單機(jī)柜功率明顯提升,液冷技術(shù)可以滿足高密度數(shù)據(jù)中心散熱需求。根據(jù)Omdia數(shù)據(jù),2023年數(shù)據(jù)中心液冷滲透率約為13%,預(yù)計(jì)在2030年提升至33%左右,獲得55億美元(約合400億元人民幣)的市場(chǎng)規(guī)模,2023-2028年CAGR為41%。?

我們認(rèn)為,隨著數(shù)據(jù)中心算力規(guī)模高速增長(zhǎng),液冷技術(shù)市場(chǎng)滲透率的持續(xù)提升,數(shù)據(jù)中心液冷進(jìn)入高景氣發(fā)展階段。隨著解耦交付的推進(jìn),產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐步成熟,液冷將進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?;茝V和部署期,擁有產(chǎn)業(yè)鏈一體化解決方案的配套商、以及與芯片廠商/服務(wù)器廠商/運(yùn)營(yíng)商建立穩(wěn)固合作的配套商具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),建議關(guān)注英維克、申菱環(huán)境、曙光數(shù)創(chuàng)、科華數(shù)據(jù)、飛榮達(dá)、高瀾股份等。?

風(fēng)險(xiǎn)提示:市場(chǎng)需求不及預(yù)期;產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)競(jìng)爭(zhēng)加??;技術(shù)路線創(chuàng)新產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)等。一二數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展,液冷方案空間廣闊液冷包含三種主流技術(shù)路線,冷板式液冷最為成熟目錄算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%三四五相關(guān)上市公司風(fēng)險(xiǎn)提示3一數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展,液冷方案空間廣闊1.1

數(shù)據(jù)中心液冷始于1964年,近幾年我國(guó)發(fā)展迅速1.2

“雙碳”目標(biāo)下,數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展1.3

液冷技術(shù)低能耗、高散熱優(yōu)勢(shì)顯著4一、數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展,液冷方案空間廣闊?

1.1

數(shù)據(jù)中心液冷始于1964年,近幾年我國(guó)發(fā)展迅速?

數(shù)據(jù)中心持續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生大量熱量,冷卻系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心重要組成。根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同,數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)分為風(fēng)冷和液冷。數(shù)據(jù)中心液冷始于1964年,IBM公司推出首款System360冷凍水冷卻計(jì)算機(jī),開創(chuàng)性地采用了液冷技術(shù)。2008年,IBM公司重回液冷后,在其Power575的處理器上首次應(yīng)用銅水冷板方案。?

我國(guó)的液冷行業(yè)起步較晚,但發(fā)展迅速。2011年,中科曙光率先打破了中國(guó)液冷行業(yè)的空白,率先開始服務(wù)器液冷技術(shù)的研究探索,2013年推出了首臺(tái)冷板式液冷服務(wù)器原理機(jī)和首臺(tái)浸沒(méi)式液冷原理驗(yàn)證機(jī)。近幾年,英維克、申菱環(huán)境、科華數(shù)據(jù)、飛榮達(dá)、高瀾股份等公司積極布局液冷,促進(jìn)國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心液冷快速發(fā)展。圖表1:國(guó)內(nèi)外液冷發(fā)展大事記資料:《中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》-賽迪顧問(wèn),中郵證券研究所5一、數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展,液冷方案空間廣闊?

1.2“雙碳”目標(biāo)下,數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展?

數(shù)據(jù)中心算力規(guī)模高速增長(zhǎng),大型數(shù)據(jù)中心成為主流模式。隨著各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,以及人工智能、大數(shù)據(jù)、5G、AIGC等技術(shù)推動(dòng),我國(guó)算力中心建設(shè)規(guī)模高速增長(zhǎng)。截至2023年,我國(guó)提供算力服務(wù)的在用機(jī)架數(shù)達(dá)810萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架,算力規(guī)模230EFLOPS。2023年10月,工信部等六部門發(fā)布《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》,到2025年,中國(guó)算力規(guī)模將超過(guò)300EFLOPS,其中,智能算力占比將達(dá)到35%。大型以上算力中心機(jī)架數(shù)量占比逐年提升,2021年大型規(guī)模以上算力中心機(jī)架數(shù)占比81%。圖表2:算力規(guī)模圖表3:大型以上算力中心機(jī)架數(shù)及占比1000800600400200050%40%30%20%10%0%6005004003002001000100%80%60%40%20%0%54081081%42081%39%77%30975%23774%36%67030%52027%40129%50%21%315167226166832017201820192020202120222023201720182019202020212022E中國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模(標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜,萬(wàn)架)YoY大型規(guī)模以上機(jī)柜數(shù)量(萬(wàn)架)大型規(guī)模以上占比資料:《算力中心冷板式液冷發(fā)展研究報(bào)告》-中國(guó)信通院云計(jì)算與大數(shù)據(jù)研究所,《中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)深度研究報(bào)告》-科智咨詢、中國(guó)信通院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所,新京報(bào),中6一、數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展,液冷方案空間廣闊?

1.2

“雙碳”目標(biāo)下,數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展圖表4:2022年數(shù)據(jù)中心PUE與政策要求?

2021年7月,工信部印發(fā)《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》明確提出,到2023年底,新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降到1.3以下;2022年6月,工信部等六部門印發(fā)《工業(yè)能效提升行動(dòng)方案》提出,到2025年,新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE優(yōu)于1.3。北上廣深一線城市對(duì)于PUE限制更為嚴(yán)格。需要采用更加高效節(jié)能的技術(shù)及設(shè)備,降低數(shù)據(jù)中心能耗。圖表5:國(guó)家對(duì)于數(shù)據(jù)中心PUE的相關(guān)要求時(shí)間部門文件相關(guān)內(nèi)容《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》到2023年底,新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.3以下,嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)降低到1.25以下2021年7月工信部《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求推動(dòng)數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》到2025年,數(shù)據(jù)中心和5G基本形成綠色集約的一體化運(yùn)行格局。全國(guó)新建大型超大型數(shù)據(jù)中心平均電能利用效率降到1.3以下,國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步降到1.25以下,綠色低碳等級(jí)達(dá)到4A級(jí)以上國(guó)家等四2021年12月部門2022年6月2022年8月工信部等六部門

《工業(yè)能效提升行動(dòng)計(jì)劃》到2025年,新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE優(yōu)于1.3《信息通信行業(yè)綠色低碳發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2022-2025年)》到2025年,全國(guó)新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE降到1.3以下,改建核心機(jī)房PUE降到1.5以下工信部等七部門資料:《中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)深度研究報(bào)告》-科智咨詢、中國(guó)信通院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所,中國(guó)政府網(wǎng),國(guó)家官網(wǎng),中郵證券研究所7一、數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展,液冷方案空間廣闊?

1.2

“雙碳”目標(biāo)下,數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展?

“東數(shù)西算”:2022年1月,國(guó)家同意啟設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)的系列復(fù)函中指出,國(guó)家算力東、西部樞紐節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中心PUE分別控制在1.25、1.2以下。?

長(zhǎng)三角一體化示范區(qū)執(zhí)委會(huì)會(huì)同相關(guān)部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于在長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)加快數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展推進(jìn)先行先試的若干舉措》,提出新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE不超過(guò)1.25。圖表6:“東數(shù)西算”布局圖8個(gè)算力樞紐和10個(gè)集群“東數(shù)”PUE<1.25“西算”PUE<1.2資料:國(guó)家官網(wǎng),《算力中心冷板式液冷發(fā)展研究報(bào)告》-中國(guó)信通院云計(jì)算與大數(shù)據(jù)研究所,上海發(fā)布微信公眾號(hào),中郵證券研究所8一、數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展,液冷方案空間廣闊?

1.3

液冷技術(shù)低能耗、高散熱優(yōu)勢(shì)顯著圖表7:能耗對(duì)比(2MW機(jī)房)風(fēng)冷冷板式液冷浸沒(méi)式液冷?

液冷利用了液體的高導(dǎo)熱、高熱容特性替代空氣作為散熱介質(zhì),具有低能耗、高散熱、低噪聲、低TCO等優(yōu)勢(shì)。14001200100080060040020001200841?

低能耗:液冷散熱技術(shù)傳熱路徑短、換熱效率高、制冷能效高的特點(diǎn)促成液冷技術(shù)低能耗優(yōu)勢(shì)。2801968056?

高散熱:液體的載熱能力、導(dǎo)熱能力和強(qiáng)化對(duì)流換熱系數(shù)均冷卻能耗/kW冷卻電費(fèi)/萬(wàn)元遠(yuǎn)大于空氣,相比風(fēng)冷散熱能力更強(qiáng)。圖表8:散熱能力對(duì)比(2MW機(jī)房)?

低噪聲:液冷散熱利用泵驅(qū)動(dòng)冷卻介質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng),風(fēng)冷冷板式液冷浸沒(méi)式液冷160解決噪聲污染問(wèn)題。1401201008013513396?

低TCO:液冷數(shù)據(jù)中心PUE可降至1.2以下,每年可節(jié)省大量電費(fèi),降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)行成本。以10MW數(shù)據(jù)中心為例,液冷方案(PUE1.15)和冷凍水方案(PUE1.35),預(yù)計(jì)約2.2年收回增加的基礎(chǔ)設(shè)施初投資。6060403332201515200功率密度kW/RACK機(jī)柜數(shù)量RACKS占地面積m2資料:《通訊液冷技術(shù)白皮書》-通訊,中郵證券研究所9一、數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展,液冷方案空間廣闊?

1.3

液冷技術(shù)低能耗、高散熱優(yōu)勢(shì)顯著?

數(shù)據(jù)中心制冷能耗占比較高。全國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量約占全國(guó)用電量的2%-3%,傳統(tǒng)風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心建成后,電費(fèi)占運(yùn)維總成本的60%-70%。根據(jù)賽迪顧問(wèn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2019年中國(guó)數(shù)據(jù)中心主要設(shè)備能耗占比中,制冷耗電占比(約為43%)位居第二,僅次于IT設(shè)備自身能耗占比(約為45%)。?

采用液冷可以大幅降低數(shù)據(jù)中心能耗,提高PUE。以某液冷數(shù)據(jù)中心為例,液冷設(shè)備取代空調(diào)設(shè)備,耗能占比僅為9%,數(shù)據(jù)中心PUE降低至1.2以下。圖表9:數(shù)據(jù)中心能耗分布圖表10:某液冷數(shù)據(jù)中心能耗分布資料:《綠色節(jié)能液冷數(shù)據(jù)中心白皮書》-國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、曙光數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新技術(shù)(北京)股份有限公司、曙光信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司,中郵證券研究所10一、數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展,液冷方案空間廣闊?

1.3

液冷技術(shù)低能耗、高散熱優(yōu)勢(shì)顯著?

冷卻系統(tǒng)能耗方面,液冷利用液體的高導(dǎo)熱、高傳熱特性,在進(jìn)一步縮短傳熱路徑的同時(shí)充分利用自然冷源,實(shí)現(xiàn)了PUE小于1.25的極佳節(jié)能效果。?

散熱能力方面,不同數(shù)據(jù)中心冷卻方式散熱效果存在差異,單機(jī)柜功率在20kW以下的數(shù)據(jù)中心,采用風(fēng)冷即可滿足散熱要求,功率超過(guò)20kW則需要采用液冷技術(shù)。圖表11:數(shù)據(jù)中心制冷技術(shù)對(duì)應(yīng)PUE范圍圖表12:數(shù)據(jù)中心不同冷卻技術(shù)制冷效果資料:《通訊液冷技術(shù)白皮書》-通訊,《中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)深度研究報(bào)告》-科智咨詢、中國(guó)信通院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所,中郵證券研究所11一、數(shù)據(jù)中心向綠色可持續(xù)發(fā)展,液冷方案空間廣闊?

1.3

液冷技術(shù)低能耗、高散熱優(yōu)勢(shì)顯著?

液冷有助于服務(wù)器充分釋放性能,提升安全性和可靠性。相較于傳統(tǒng)風(fēng)冷,液冷帶來(lái)更好的冷卻效果,尤其是對(duì)關(guān)鍵電子部件,例如CPU、GPU和內(nèi)存。當(dāng)服務(wù)器滿載運(yùn)行時(shí),CPU溫度為50-65℃,比風(fēng)冷降低約25℃,完全釋放CPU超頻性能。圖表13:電子元器件故障原因統(tǒng)計(jì)?

電子元器件使用故障中,有半數(shù)以上是由于溫度過(guò)高引起的。半導(dǎo)體元器件溫度每升高10℃,反向漏電流將增加1倍。此外,在高溫的環(huán)境下,機(jī)件材料、導(dǎo)線絕緣保護(hù)層、防水密封膠更容易老化,造成安全隱患。?

液冷可以降低部件和元器件的運(yùn)行溫度,收窄部件和元器件隨負(fù)載的溫度變化幅度,從而避免設(shè)備局部熱點(diǎn),使運(yùn)行可靠性大幅提升。資料:《綠色節(jié)能液冷數(shù)據(jù)中心白皮書》-國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、曙光數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新技術(shù)(北京)股份有限公司、曙光信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司,中郵證券研究所12二液冷包含三種主流技術(shù)路線,冷板式液冷最為成熟2.1

液冷包含冷板式、浸沒(méi)式和噴淋式三類主流技術(shù)路線2.2

冷板式液冷:當(dāng)期技術(shù)成熟,是液冷主要應(yīng)用形式2.3

浸沒(méi)式液冷:可以分為單相浸沒(méi)式液冷和兩相浸沒(méi)式液冷兩類2.4

噴淋式液冷:面向芯片級(jí)器件的精準(zhǔn)噴淋散熱方式13二、液冷包含三種主流技術(shù)路線,冷板式液冷最為成熟?

2.1

液冷包含冷板式、浸沒(méi)式和噴淋式三類主流技術(shù)路線?

液冷技術(shù)分為接觸式及非接觸式兩種:1)接觸式液冷是指將冷卻液體與發(fā)熱器件直接接觸的一種液冷實(shí)現(xiàn)方式,包括浸沒(méi)式和噴淋式液冷等具體方案;2)非接觸式液冷是指冷卻液體與發(fā)熱器件不直接接觸的一種液冷實(shí)現(xiàn)方式,包括冷板式等具體方案。?

冷板式液冷采用微通道強(qiáng)化換熱技術(shù)具有極高的散熱性能,目前行業(yè)成熟度最高;而浸沒(méi)式和噴淋式液冷實(shí)現(xiàn)了100%液體冷卻,具有更優(yōu)的節(jié)能效果。圖表14:數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)路線數(shù)據(jù)中心冷卻風(fēng)冷液冷浸沒(méi)式液冷機(jī)械冷源自然冷源冷凍水制冷冷凍水制冷制冷DX制冷DX單相浸沒(méi)式液冷雙噴淋式液冷冷板式液冷自然水冷卻自然水冷卻相浸沒(méi)式液冷風(fēng)水冷冷機(jī)+冷冷機(jī)+風(fēng)水冷冷機(jī)風(fēng)冷冷機(jī)水風(fēng)水冷DX冷冷機(jī)冷冷機(jī)冷DX板換板換資料:《中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)深度研究報(bào)告》-科智咨詢、中國(guó)信通院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所,中郵證券研究所14二、液冷包含三種主流技術(shù)路線,冷板式液冷最為成熟?

2.1

液冷包含冷板式、浸沒(méi)式和噴淋式三類主流技術(shù)路線?

目前,冷板式液冷和浸沒(méi)式液冷是行業(yè)共存的兩條主流技術(shù)路線,考慮到技術(shù)成熟度、可靠性、技術(shù)通用性、結(jié)構(gòu)顛覆性等多方面,當(dāng)前液冷數(shù)據(jù)中心仍以冷板式液冷占據(jù)主流地位。圖表15:三類液冷技術(shù)的多維度分析液冷技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀技術(shù)優(yōu)勢(shì)技術(shù)瓶頸現(xiàn)階段成熟度最高,供單柜功率大于等于15kW,

應(yīng)鏈最完善,市場(chǎng)應(yīng)用可靠性高、維護(hù)方便;對(duì)現(xiàn)有機(jī)房的改造工程小,機(jī)房適應(yīng)性高機(jī)柜功耗較低時(shí),節(jié)能收益不顯著;液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮現(xiàn)有設(shè)備的器件布局冷板式液冷PUE為1.15-1.2最廣;較多主流廠家支持冷板式液冷技術(shù)光纜接口浸入介質(zhì)流體中時(shí)會(huì)出現(xiàn)信號(hào)完整性、信號(hào)耗損等問(wèn)題;需要配置單獨(dú)的專用維護(hù)設(shè)備進(jìn)行單板清洗、廢液處理;對(duì)環(huán)境潔凈度要求高,灰塵混入液體將導(dǎo)致硬件故障現(xiàn)階段行業(yè)應(yīng)用成熟度

散熱效率高,機(jī)房PUE相比不高,供應(yīng)鏈相對(duì)完善,

于冷板式液冷更低;所有單個(gè)容器功率大于等于80kW,PUE為1.04-1.1浸沒(méi)式液冷噴淋式液冷市場(chǎng)應(yīng)用不斷擴(kuò)展;支持廠家較少器件均浸沒(méi)于液體中,液冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單加強(qiáng)了芯片表面與冷卻液之間的對(duì)流換熱,散熱效率更高;冷卻液集中收集在儲(chǔ)液箱中,冷卻液需求量較浸沒(méi)式少現(xiàn)階段成熟度最低,供單柜功率大于等于30kW,

應(yīng)鏈仍在發(fā)展,市場(chǎng)應(yīng)光纜接口浸入介質(zhì)流體中時(shí)會(huì)出現(xiàn)信號(hào)完整性、信號(hào)耗損等問(wèn)題;噴淋過(guò)程中冷卻液會(huì)出現(xiàn)飄逸,從而對(duì)機(jī)房及設(shè)備環(huán)境產(chǎn)生影響PUE為1.05-1.1用案例較少;支持廠家很少資料:《液冷數(shù)據(jù)中心硬件系統(tǒng)集成技術(shù)方案探討》-楊同鵬等,中郵證券研究所15二、液冷包含三種主流技術(shù)路線,冷板式液冷最為成熟?

2.2

冷板式液冷:當(dāng)期技術(shù)成熟,是液冷主要應(yīng)用形式?

冷板式液冷是非接觸式液冷,通過(guò)液冷板(通常為銅鋁等導(dǎo)熱金屬構(gòu)成的封閉腔體)將芯片等發(fā)熱器件的熱量間接傳遞給封閉在循環(huán)管路中的冷卻液體,通過(guò)冷卻液體將熱量帶走的一種散熱形式。?

冷板式液冷系統(tǒng)主要由冷卻塔、CDU、一次側(cè)&二次側(cè)液冷管路、冷卻介質(zhì)、液冷機(jī)柜組成;其中液冷機(jī)柜內(nèi)包含液冷板、設(shè)備內(nèi)液冷管路、流體連接器、分液器等。圖表16:冷板式液冷架構(gòu)示意圖?

為了滿足低發(fā)熱器件散熱,冷板式液冷一般增設(shè)風(fēng)冷散熱單元。所以,冷板式液冷未能實(shí)現(xiàn)100%液體冷卻,因此存在機(jī)柜功耗低、液冷占比低時(shí),節(jié)能收益不顯著問(wèn)題;且液冷板設(shè)計(jì)需要考慮現(xiàn)有設(shè)備的器件布局,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的難度較大,標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)難度大。資料:《液冷數(shù)據(jù)中心硬件系統(tǒng)集成技術(shù)方案探討》-楊同鵬等,中郵證券研究所16二、液冷包含三種主流技術(shù)路線,冷板式液冷最為成熟?

2.3

浸沒(méi)式液冷:可以分為單相浸沒(méi)式液冷和兩相浸沒(méi)式液冷兩類?

浸沒(méi)式液冷是以冷卻液作為傳熱介質(zhì),將發(fā)熱器件完全浸沒(méi)在冷卻液中,發(fā)熱器件與冷卻液直接接觸并進(jìn)行熱交換的制冷形式。按照熱交換過(guò)程中冷卻液是否存在相態(tài)變化,可分為單相浸沒(méi)液冷和兩相浸沒(méi)液冷兩類。?

浸沒(méi)式液冷系統(tǒng)室外側(cè)包含冷卻塔、一次側(cè)管網(wǎng)、一次側(cè)冷卻液;室內(nèi)側(cè)包含

CDU、浸沒(méi)腔體、IT設(shè)備、二次側(cè)管網(wǎng)和二次側(cè)冷卻液。使用過(guò)程中

IT設(shè)備完全浸沒(méi)在二次側(cè)冷卻液中,因此二次側(cè)循環(huán)冷卻液需要采用不導(dǎo)電液體,如礦物油、硅油、氟化液等。?

單相浸沒(méi)式液冷:作為傳熱介質(zhì)的二次側(cè)冷卻液在熱量傳遞過(guò)程中僅發(fā)生溫度變化,而不存在相態(tài)轉(zhuǎn)變,過(guò)程中完全依靠物質(zhì)的顯熱變化傳遞熱量。圖表17:?jiǎn)蜗嘟](méi)式液冷示意圖資料:《通訊液冷技術(shù)白皮書》-通訊,中郵證券研究所17二、液冷包含三種主流技術(shù)路線,冷板式液冷最為成熟?

2.3

浸沒(méi)式液冷:可以分為單相浸沒(méi)式液冷和兩相浸沒(méi)式液冷兩類?

兩相浸沒(méi)式液冷:作為傳熱介質(zhì)的二次側(cè)冷卻液在熱量傳遞過(guò)程中發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變,依靠物質(zhì)的潛熱變化傳遞熱量。?

兩相浸沒(méi)液冷的傳熱路徑與單相浸沒(méi)液冷基本一致,主要差異在于二次側(cè)冷卻液僅在浸沒(méi)腔體內(nèi)部循環(huán),浸沒(méi)腔體內(nèi)頂部為氣態(tài)區(qū)、底部為液態(tài)區(qū),冷卻液吸熱氣化后與安裝在頂部的冷凝器發(fā)生換熱、冷凝為低溫液態(tài)冷卻液,并在重力作用下回流至腔體底部。?

浸沒(méi)式液冷的優(yōu)勢(shì):?

節(jié)能(PUE<1.13):傳熱效率更高,圖表18:兩相浸沒(méi)式液冷示意圖無(wú)需壓縮機(jī)冷水機(jī)組;?

緊湊:支持高密機(jī)柜,單柜散熱量高達(dá)160kW;?

高可靠:設(shè)備完全浸沒(méi)在液體中,排除溫度、風(fēng)機(jī)振動(dòng)、灰塵等影響;?

低噪聲:無(wú)需配置風(fēng)扇。資料:《通訊液冷技術(shù)白皮書》-通訊,中郵證券研究所18二、液冷包含三種主流技術(shù)路線,冷板式液冷最為成熟?

2.3

浸沒(méi)式液冷:可以分為單相浸沒(méi)式液冷和兩相浸沒(méi)式液冷兩類?

硅立方采用浸沒(méi)式相變液冷,將服務(wù)器芯片、主板在內(nèi)的所有計(jì)算部件浸沒(méi)于液態(tài)冷媒中,實(shí)現(xiàn)高效散熱。硅立方單機(jī)柜功率達(dá)160kW,是傳統(tǒng)風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心的4-5倍,PUE低至1.04。圖表20:阿里巴巴浙江云計(jì)算仁和數(shù)據(jù)中心圖表19:中科曙光硅立方液體相變冷卻計(jì)算機(jī)?

作為全中國(guó)首座綠色等級(jí)達(dá)5A的液冷數(shù)據(jù)中心,

仁和液冷數(shù)據(jù)中心采用了服務(wù)器全浸沒(méi)液冷等多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)與建造,PUE低至1.09。資料:《中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》-賽迪顧問(wèn),中郵證券研究所19二、液冷包含三種主流技術(shù)路線,冷板式液冷最為成熟?

2.4

噴淋式液冷:面向芯片級(jí)器件的精準(zhǔn)噴淋散熱方式?

噴淋式液冷屬于直接接觸式液冷,是面向芯片級(jí)器件精準(zhǔn)噴淋,通過(guò)重力或系統(tǒng)壓力直接將冷卻液噴灑至發(fā)熱器件或與之連接的導(dǎo)熱元件上的液冷形式。噴淋式液冷系統(tǒng)主要由冷卻塔、CDU、一次側(cè)&二次側(cè)液冷管路、冷卻介質(zhì)和噴淋式液冷機(jī)柜組成;其中噴淋式液冷機(jī)柜通常包含管路系統(tǒng)、布液系統(tǒng)、噴淋模塊、回液系統(tǒng)等。?

噴淋式液冷系統(tǒng)中,冷卻液通過(guò)布液裝置直接噴淋在IT設(shè)備中的發(fā)熱器件或與之相連的導(dǎo)熱材料上完成冷卻,吸收后的冷卻液通過(guò)回液箱進(jìn)行收集,并通過(guò)泵輸送至CDU進(jìn)行下一個(gè)制冷循環(huán)。圖表21:噴淋式液冷示意圖?

噴淋式液冷一般不需要對(duì)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大幅度改動(dòng)。與浸沒(méi)式液冷相比,噴淋式液冷同樣實(shí)現(xiàn)了100%液冷,但節(jié)能效果差于浸沒(méi)式液冷,且存在與浸沒(méi)式液冷相同的局限性問(wèn)題。資料:《通訊液冷技術(shù)白皮書》-通訊,中郵證券研究所20二、液冷包含三種主流技術(shù)路線,冷板式液冷最為成熟?

2.4

噴淋式液冷:面向芯片級(jí)器件的精準(zhǔn)噴淋散熱方式?

2020年,中國(guó)長(zhǎng)城推出我國(guó)首臺(tái)國(guó)產(chǎn)化噴淋式液冷服務(wù)器。通過(guò)噴淋系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器件精準(zhǔn)散熱。某公司將長(zhǎng)城噴淋液冷服務(wù)器應(yīng)用于云計(jì)算大數(shù)據(jù)中心,項(xiàng)目中,中國(guó)長(zhǎng)城共提供了由16個(gè)噴淋液冷微模塊組成的數(shù)據(jù)中心,每個(gè)微模塊由一套控制系統(tǒng)、一套WCU單元、2個(gè)列頭柜、24個(gè)液冷機(jī)柜(配置384臺(tái)服務(wù)器)組成。采用噴淋系統(tǒng),單機(jī)架功耗可提升至56KW以上,北京地區(qū)PUE為1.05-1.1。圖表22:噴淋系統(tǒng)圖表23:集裝箱式噴淋液冷數(shù)據(jù)中心資料:中國(guó)長(zhǎng)城官網(wǎng),中郵證券研究所21三算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%3.1

產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)集中,多家公司擁有液冷一體化解決方案3.2

AI等需求推動(dòng)算力密度提升,液冷技術(shù)加快導(dǎo)入3.3

液冷低TCO優(yōu)勢(shì)顯著,冷板式液冷初投資已低于風(fēng)冷3.4

冷板式液冷交付模式:解耦交付實(shí)現(xiàn)液冷設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化3.5

液冷滲透率有望快速提升,預(yù)計(jì)未來(lái)5年復(fù)合增速超40%22三、算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

3.1

產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)集中,多家公司擁有液冷一體化解決方案?

液冷產(chǎn)業(yè)鏈包括上游的產(chǎn)品零部件提供商、中游的液冷服務(wù)器和基礎(chǔ)設(shè)施提供商及下游的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商和使用人。?

產(chǎn)業(yè)鏈上游:主要為產(chǎn)品零部件及液冷設(shè)備,包括快速接頭、CDU、電磁閥、浸沒(méi)液冷Tank、manifold、冷卻液等組件或產(chǎn)品供應(yīng)商。部分代表廠商有英維克、3M、云酷、競(jìng)鼎、諾亞、廣東合一、綠色云圖等。?

產(chǎn)業(yè)鏈中游:主要為液冷服務(wù)器、芯片廠商以及液冷集成設(shè)施、模塊與機(jī)柜等,部分代表廠商有、、浪潮、曙光、新華三、聯(lián)想、超聚變、英特爾等。?

產(chǎn)業(yè)鏈下游:主要包括三家電信運(yùn)營(yíng)商,百度、阿里巴巴、騰訊、京東等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)以及信息化行業(yè)應(yīng)用客戶,主要在電信信息、互聯(lián)網(wǎng)、政府、金融、交通和能源等信息化應(yīng)用。目前,

阿里巴巴以單相浸沒(méi)式液冷為主要發(fā)展方向,其他用戶以冷板式液冷試點(diǎn)應(yīng)用居多。資料:《電信運(yùn)營(yíng)商液冷技術(shù)白皮書(2023)》-中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通,中郵證券研究所23三、算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

3.1

產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)集中,多家公司擁有液冷一體化解決方案?

冷板式液冷:核心設(shè)備包括液冷換熱單元(CDU)、分集液器(manifold)、液冷模組、冷板、快接頭、漏液檢測(cè)線、快接頭等。?

國(guó)內(nèi),英維克推出Coolinside全鏈條液冷解決方案;曙光數(shù)創(chuàng)擁有液冷服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品;申菱環(huán)境推出“天樞”液冷溫控系統(tǒng);科華數(shù)據(jù)、飛榮達(dá)、高瀾股份等也擁有冷板式液冷技術(shù)。圖表24:冷板式液冷整體解決方案及冷板液冷微模塊資料:《綠色節(jié)能液冷數(shù)據(jù)中心白皮書》-國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、曙光數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新技術(shù)(北京)股份有限公司、曙光信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司,中郵證券研究所24三、算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

3.1

產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)集中,多家公司擁有液冷一體化解決方案?

浸沒(méi)式液冷:與冷板式液冷相比,浸沒(méi)式液冷需要密封浸沒(méi)腔(Tank)將液冷服務(wù)器內(nèi)置于Tank內(nèi)部。在相變浸沒(méi)式液冷中,刀片式浸沒(méi)腔為獨(dú)立可插拔設(shè)計(jì),完全解耦節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的熱循環(huán)路徑,使得每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以進(jìn)行獨(dú)立的插拔。?

國(guó)內(nèi),曙光數(shù)創(chuàng)、科華數(shù)據(jù)、申菱環(huán)境、飛榮達(dá)、高瀾股份等均擁有浸沒(méi)式液冷解決方案,部分上市公司成功完成浸沒(méi)式液冷數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目。圖表25:?jiǎn)蜗嘟](méi)液冷服務(wù)器示意圖圖表26:刀片式相變浸沒(méi)腔資料:《綠色節(jié)能液冷數(shù)據(jù)中心白皮書》-國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、曙光數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新技術(shù)(北京)股份有限公司、曙光信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司,中郵證券研究所25三、算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

3.2AI等需求推動(dòng)算力密度提升,液冷技術(shù)加快導(dǎo)入?

高端硬件功耗不斷提升,數(shù)據(jù)中心向高密度發(fā)展。服務(wù)器中功耗主要部件有CPU、內(nèi)存、硬盤、RAID卡、GPU卡、網(wǎng)卡、風(fēng)扇、主板等,CPU和GPU為主要功耗器件。?

CPU:一般配置1到2顆CPU,不同型號(hào)CPU功率不同,INTEL高性能處理器功耗可達(dá)385W左右。?

GPU:在數(shù)據(jù)中心,GPU被廣泛應(yīng)用于人工智能的訓(xùn)練、推理、高性能計(jì)算(HPC)等領(lǐng)域,90%左右的AI服務(wù)器采用GPU作為加速芯片。NVIDIA的A100功耗400W,H100功耗700W,而B100據(jù)傳達(dá)到1000W的功耗。?

計(jì)算密集型應(yīng)用場(chǎng)景(例如AI、loT、區(qū)塊鏈以及AR/VR等)激增,使得服務(wù)器設(shè)備功耗大幅增加,數(shù)據(jù)中心功率密度逐年提升。根據(jù)《2021-2022年度中國(guó)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品市場(chǎng)總報(bào)告》,2021年單機(jī)柜功率在10kW以上的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng),增速超過(guò)10%,其中30kW以上的高密度數(shù)據(jù)中心增長(zhǎng)速度最快,增速達(dá)到31%。資料:因特爾官網(wǎng),英偉達(dá)官網(wǎng),財(cái)聯(lián)社,快數(shù)據(jù),中郵證券研究所26三、算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

3.2AI等需求推動(dòng)算力密度提升,液冷技術(shù)加快導(dǎo)入?

算力性能的提升驅(qū)動(dòng)著服務(wù)器功耗和熱密度的不斷增加,液冷滿足高散熱需求。傳統(tǒng)風(fēng)冷方式可以較好滿足2.7kW/機(jī)柜的數(shù)據(jù)中心散熱需求。液冷可以滿足2.7-30kW/機(jī)柜的數(shù)據(jù)中心散熱需求,解決超高熱流密度的散熱問(wèn)題,液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展是必然趨勢(shì)。?

根據(jù)賽迪顧問(wèn)的預(yù)測(cè),逐漸增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)中心算力將推動(dòng)高功率單機(jī)柜快速普及,預(yù)計(jì)2025年全球數(shù)據(jù)中心平均功率提升至25kW,相較于2020年16.5kW的平均單機(jī)柜功率明顯提升,數(shù)據(jù)中心將進(jìn)入“液冷時(shí)代”,預(yù)計(jì)2025年中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)滲透率將達(dá)到20%以上。圖表27:不同密度數(shù)據(jù)中心制冷方式功率1.2kW/機(jī)柜以下數(shù)據(jù)中心密度超低密度數(shù)據(jù)中心低密度數(shù)據(jù)中心制冷方式風(fēng)冷1.2-2.7kW/機(jī)柜以下2.7-7.5kW/機(jī)柜以下中、低密度數(shù)據(jù)中心中、高密度數(shù)據(jù)中心高密度數(shù)據(jù)中心風(fēng)冷/液冷冷板式液冷7.5-18kW/機(jī)柜以下18-30kW/機(jī)柜以下冷板式液冷/浸沒(méi)式液冷資料:曙光數(shù)創(chuàng)招股書,曙光數(shù)創(chuàng)公告,央廣網(wǎng),中郵證券研究所27三、算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

3.3

液冷低TCO優(yōu)勢(shì)顯著,冷板式液冷初投資已低于風(fēng)冷?

數(shù)據(jù)中心的總成本(TCO)包括建設(shè)成本(Capex)和運(yùn)營(yíng)成本(Opex)兩部分。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)建設(shè)的成本構(gòu)成中,柴油發(fā)電機(jī)組、電力用戶站以及UPS占據(jù)著前三的位置,精密空調(diào)占數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)建設(shè)成本的7%。運(yùn)營(yíng)成本中,由于液冷方案的低PUE,降低耗電量可大幅降低運(yùn)營(yíng)成本。?

根據(jù)曙光數(shù)創(chuàng),目前冷板液冷在初投資即低于風(fēng)冷系統(tǒng),浸沒(méi)液冷在運(yùn)行4.5年后TCO低于風(fēng)冷系統(tǒng)。圖表28:數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本圖表29:曙光數(shù)創(chuàng)的液冷方案成本資料:中研網(wǎng),曙光數(shù)創(chuàng)微信公眾號(hào),中郵證券研究所28三、算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

3.4

冷板式液冷交付模式:解耦交付實(shí)現(xiàn)液冷設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化?

當(dāng)前,冷板式液冷交付模式包括一體化交付與解耦交付兩種。解耦交付是液冷機(jī)柜與液冷服務(wù)器之間遵循用戶統(tǒng)一制定的接口設(shè)計(jì)規(guī)范,機(jī)柜與服務(wù)器解耦,可由不同廠商交付。一體化交付是液冷整機(jī)柜(包括機(jī)柜和服務(wù)器)由廠商自定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行集成設(shè)計(jì)開發(fā),整機(jī)柜由同一廠商一體化交付。圖表30:冷板式液冷交付模式資料:《電信運(yùn)營(yíng)商液冷技術(shù)白皮書(2023)》-中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通,中郵證券研究所29三、算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

3.4

冷板式液冷交付模式:解耦交付實(shí)現(xiàn)液冷設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化?

解耦交付模式更有利于促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)、實(shí)現(xiàn)多廠家適配,便于后續(xù)靈活部署,為推進(jìn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)成熟,形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范,從而便于推廣和部署。圖表31:冷板式液冷交付方式對(duì)比解耦交付一體化交付服務(wù)器廠商職責(zé)

提供液冷服務(wù)器設(shè)備,還需明確液冷服務(wù)器進(jìn)回水的溫度、壓力、水質(zhì)、監(jiān)控范圍

范圍的要求,液冷基礎(chǔ)設(shè)施連接頭的要求、配電要求提供液冷整機(jī)柜及二次側(cè)管路的整體設(shè)計(jì)解決方案服務(wù)器多廠家單廠家整體適配性根據(jù)既定接口及標(biāo)準(zhǔn)分別生產(chǎn)機(jī)柜與服務(wù)器,測(cè)試階段進(jìn)行適配可形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范,后續(xù)易管理原廠機(jī)柜和原廠服務(wù)器適配性較好,無(wú)法與非原廠設(shè)備匹配各廠家標(biāo)準(zhǔn)不同,不容易對(duì)接整體機(jī)房管理批量生產(chǎn),規(guī)模推廣,靈活部署,基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)器廠家需協(xié)調(diào)合作。機(jī)柜供應(yīng)商提供機(jī)柜級(jí)的漏液監(jiān)測(cè)功能安裝部署采購(gòu)模式運(yùn)維管理產(chǎn)業(yè)成熟度與服務(wù)器結(jié)合部署機(jī)柜與服務(wù)器分別采購(gòu),促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng),有利于降低價(jià)格統(tǒng)一采購(gòu),受廠家限制較多機(jī)柜與服務(wù)器分別交付,需明確責(zé)任界面,需明確責(zé)任主體。各機(jī)柜及服務(wù)器

同廠家整機(jī)柜交付,責(zé)任界面清晰;異常廠家運(yùn)維方式、接配置統(tǒng)一,運(yùn)維方式相同,易于統(tǒng)一管理

口、數(shù)據(jù)類型不同,需分別運(yùn)維管理當(dāng)前尚不成熟當(dāng)前較成熟服務(wù)器/整機(jī)柜交付周期盲插快接模式:對(duì)現(xiàn)有軟管快接廠家,服務(wù)器深度定制開發(fā),交付周期約9個(gè)月軟管快接模式:對(duì)服務(wù)器進(jìn)行淺度定制開發(fā)或無(wú)需定制,交付周期約3個(gè)月主流廠商已有量產(chǎn)的產(chǎn)品資料:《電信運(yùn)營(yíng)商液冷技術(shù)白皮書(2023)》-中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通,中郵證券研究所30三、算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

3.5

液冷滲透率有望快速提升,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

全球數(shù)據(jù)中心熱管理市場(chǎng)快速增長(zhǎng),液冷市場(chǎng)份額有望快速提升。根據(jù)Omdia數(shù)據(jù),2023年數(shù)據(jù)中心熱管理市場(chǎng)規(guī)模76.7億美元,其中,液冷市場(chǎng)份額13%,市場(chǎng)規(guī)模10億美元;預(yù)計(jì)2028年數(shù)據(jù)中心冷卻市場(chǎng)將達(dá)到168億美元,其中,液冷市場(chǎng)份額33%,市場(chǎng)規(guī)模55億美元。根據(jù)Dell’Oro

Group

2024年2月預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)2028年數(shù)據(jù)中心熱管理市場(chǎng)規(guī)模120億美元,其中液冷規(guī)模35億美元,市場(chǎng)份額29%。?

Omdia和Dell’Oro

Group均預(yù)期2028年液冷市場(chǎng)份額將提升至30%左右,獲得35-55億美元(約合254-400億元人民幣)的市場(chǎng)規(guī)模。圖表32:Omdia對(duì)數(shù)據(jù)中心熱管理市場(chǎng)的預(yù)測(cè)?

根據(jù)Omdia的預(yù)測(cè),2028年數(shù)據(jù)中心液冷市場(chǎng)55億美元,2023-2028年CAGR為41%。資料:Omdia,中郵證券研究所31三、算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

3.5

液冷滲透率有望快速提升,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)包括液冷服務(wù)器和液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施兩部分。根據(jù)《中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)深度研究報(bào)告》,2022年,我國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模達(dá)100.5億元,同比增長(zhǎng)47.2%,其中,液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模80.3億元,同比增長(zhǎng)45.5%,液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)規(guī)模20.2億元,同比增長(zhǎng)54.5%。?

根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司(IDC)相關(guān)報(bào)告,2023年中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到15.5億美元,其中95%以上均采用冷板式液冷解決方案。2028年,中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到102億美元,CAGR為45.8%。圖表33:液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模(億元人民幣)圖表34:IDC給出的中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模資料:《中國(guó)液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)深度研究報(bào)告》-科智咨詢、中國(guó)信通院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所,

IDC中國(guó),中郵證券研究所32三、算力密度提升和低TCO促進(jìn)液冷快速發(fā)展,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

3.5

液冷滲透率有望快速提升,未來(lái)5年復(fù)合增速超40%?

電信運(yùn)營(yíng)商提出液冷技術(shù)三年規(guī)劃:1)2023年開展技術(shù)驗(yàn)證,充分驗(yàn)證液冷技術(shù)性能,降低PUE,儲(chǔ)備規(guī)劃、建設(shè)與維護(hù)等技術(shù)能力;2)2024年開展規(guī)模測(cè)試,推進(jìn)液冷機(jī)柜與服務(wù)器解耦,促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng),推進(jìn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)成熟,降低全生命周期成本;3)至2025年,開展規(guī)模應(yīng)用,共同推進(jìn)形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、生態(tài)完善、成本最優(yōu)、規(guī)模應(yīng)用的高質(zhì)量發(fā)展格局,電信行業(yè)力爭(zhēng)成為液冷技術(shù)的引領(lǐng)者、產(chǎn)業(yè)鏈的領(lǐng)航者、推廣應(yīng)用的領(lǐng)先者。圖表35:電信運(yùn)營(yíng)商液冷技術(shù)三年規(guī)劃資料:《電信運(yùn)營(yíng)商液冷技術(shù)白皮書(2023)》-中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通,中郵證券研究所33四相關(guān)上市公司4.1

英維克:精密溫控龍頭企業(yè),液冷收入快速增長(zhǎng)4.2

申菱環(huán)境:特種空調(diào)核心供應(yīng)商,數(shù)據(jù)中心液冷先行者4.3

曙光數(shù)創(chuàng):液冷領(lǐng)軍企業(yè),兩相浸沒(méi)式液冷技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)顯著4.4

科華數(shù)據(jù):“IDC+新能源”雙主業(yè),數(shù)據(jù)中心液冷經(jīng)驗(yàn)豐富4.5

飛榮達(dá):電磁屏蔽和熱管理領(lǐng)先企業(yè)4.6

高瀾股份:熱管理設(shè)備領(lǐng)先企業(yè),全面布局液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)34四、相關(guān)上市公司?

4.1

英維克:精密溫控龍頭企業(yè),液冷收入快速增長(zhǎng)?

英維克是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的精密溫控節(jié)能解決方案和產(chǎn)品提供商,致力于為云計(jì)算數(shù)據(jù)中心、算力設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、電力電網(wǎng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車充電樁等領(lǐng)域提供設(shè)備散熱解決方案,為客車、重卡、冷藏車、地鐵等車輛提供相關(guān)車用的空調(diào)、冷機(jī)等產(chǎn)品及服務(wù)。2023年,英維克機(jī)房溫控節(jié)能產(chǎn)品收入16.40億元,機(jī)柜溫控節(jié)能產(chǎn)品收入14.65億元(其中,儲(chǔ)能應(yīng)用相關(guān)營(yíng)收12.2億元)。圖表36:英維克業(yè)務(wù)布局圖表37:英維克2023年分業(yè)務(wù)收入(億元)業(yè)務(wù)收入YoY毛利率毛利率同比機(jī)房溫控節(jié)能產(chǎn)品16.4013.83%31.53%+6.03pcts機(jī)柜溫控節(jié)能產(chǎn)品14.650.9233.00%35.53%32.16%39.39%-0.14pcts+1.26pcts客車空調(diào)軌道交通列車空調(diào)及服務(wù)1.062.25-24.97%31.63%39.66%33.24%+3.54pcts-8.40pcts其他資料:iFinD,英維克公告,英維克微信公眾號(hào),中郵證券研究所35四、相關(guān)上市公司?

4.1

英維克:精密溫控龍頭企業(yè),液冷收入快速增長(zhǎng)?

近幾年,英維克營(yíng)收保持25%左右增速。2024Q1,公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)收7.46億元,同比增長(zhǎng)41%,實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)0.62億元,同比增長(zhǎng)147%。?

公司數(shù)據(jù)中心液冷相關(guān)收入自2022年開始快速增長(zhǎng)。2023年,公司來(lái)自數(shù)據(jù)中心機(jī)房及算力設(shè)備的液冷技術(shù)相關(guān)營(yíng)業(yè)收入約為2022年的4倍左右;2022年,該收入約為2021年的5倍左右。圖表38:英維克營(yíng)收?qǐng)D表39:英維克歸母凈利潤(rùn)40353025201510550%40%30%20%10%0%43210200%150%100%50%35.293.4441%29.2331%2.80147%31%22.2827%25%2.051.8217.031.6049%21%13.3810.7020181.087.4637%0.6213%23%13%00%20192020202120222023YoY2024Q12018201920202021202220232024Q1營(yíng)業(yè)收入(億元):iFinD,英維克公告,中郵證券研究所歸母凈利潤(rùn)(億元)YoY資料36四、相關(guān)上市公司?

4.2

申菱環(huán)境:特種空調(diào)核心供應(yīng)商,數(shù)據(jù)中心液冷先行者?

申菱環(huán)境主營(yíng)業(yè)務(wù)圍繞專業(yè)特種空調(diào)為代表的空氣環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備開展,致力于為數(shù)據(jù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)環(huán)境、工業(yè)工藝產(chǎn)研環(huán)境、專業(yè)特種應(yīng)用環(huán)境、公共建筑及商用環(huán)境等應(yīng)用場(chǎng)景提供專業(yè)特種空調(diào)設(shè)備、數(shù)字化的能源及人工環(huán)境整體解決方案。?

數(shù)據(jù)中心液冷方面,公司擁有冷板式、浸沒(méi)式等多種液冷系統(tǒng)整體解決方案,可滿足高密度計(jì)算場(chǎng)景的需求,實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)機(jī)房整體PUE低于1.15。圖表40:申菱環(huán)境主要產(chǎn)品示例圖表41:申菱環(huán)境2023年分業(yè)務(wù)收入(億元)業(yè)務(wù)收入YoY毛利率毛利率同比冷板式液冷機(jī)房精密空調(diào)數(shù)據(jù)服務(wù)行業(yè)8.8218.89%21.86%+1.99pcts直接/間接蒸發(fā)冷卻機(jī)組浸沒(méi)式液冷工業(yè)行業(yè)特種行業(yè)8.796.3325.14%-3.50%29.46%33.00%-1.61pcts+0.63pcts恒溫恒濕型單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)組合式空氣處理機(jī)公建及商用行業(yè)1.080.08-5.25%38.43%23.47%99.94%-5.24pcts+1.10pcts工業(yè)單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)低露點(diǎn)除濕機(jī)其他行業(yè)資料:iFinD,申菱環(huán)境招股書,申菱環(huán)境微信公眾號(hào),中郵證券研究所37四、相關(guān)上市公司?

4.2

申菱環(huán)境:特種空調(diào)核心供應(yīng)商,數(shù)據(jù)中心液冷先行者?

2023年,申菱環(huán)境實(shí)現(xiàn)營(yíng)收25.11億元,同比增長(zhǎng)13%,實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)1.05億元,同比減少37%。公司判斷,液冷數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品市場(chǎng)需求高增長(zhǎng),主要由于:1)以昇騰為主的多種液冷服務(wù)器在2024年將出貨,規(guī)模預(yù)計(jì)快速增長(zhǎng)從而帶動(dòng)液冷產(chǎn)品需求增加;2)液冷數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目加快建設(shè)。2024Q1,公司液冷訂單增速明顯提升。圖表42:申菱環(huán)境營(yíng)收?qǐng)D表43:申菱環(huán)境歸母凈利潤(rùn)3025201510525%20%15%10%5%2.01.51.00.50.040%20%0%24%23%22%25.111.6623%1.2522.2122%1.4013%18%17.981.031.051.01-2%14.6713%13.5811.1820188%7%4.940.50-20%-40%-37%00%20192020202120222023YoY2024Q12018201920202021202220232024Q1營(yíng)業(yè)收入(億元):iFinD,申菱環(huán)境公告,中郵證券研究所歸母凈利潤(rùn)(億元)YoY資料38四、相關(guān)上市公司?

4.3

曙光數(shù)創(chuàng):液冷領(lǐng)軍企業(yè),兩相浸沒(méi)式液冷技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)顯著?

曙光數(shù)創(chuàng)是中科曙光控股子公司,新一代數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)領(lǐng)先的整體解決方案和全生命周期服務(wù)供應(yīng)商,國(guó)家級(jí)“專精特新”小巨人企業(yè)。2011年底,曙光數(shù)創(chuàng)在業(yè)內(nèi)首先提出液冷技術(shù)路線,并啟動(dòng)相關(guān)技術(shù)研究;2015年,公司率先推出國(guó)內(nèi)首款量產(chǎn)的冷板式液冷解決方案;2019年,公司在全球范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了基于全浸式液體相變冷卻技術(shù)解決方案的應(yīng)用落地。圖表44:曙光數(shù)創(chuàng)業(yè)務(wù)矩陣圖表45:曙光數(shù)創(chuàng)2023年分業(yè)務(wù)收入(億元)業(yè)務(wù)收入YoY毛利率毛利率同比浸沒(méi)液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品3.78-11.82%39.53%-3.88pcts冷板液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品1.900.70430.66%112.39%20.88%15.97%-9.24pcts+2.15pcts模塊化數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品配套產(chǎn)品服務(wù)0.070.05-57.37%52.40%12.77%53.13%-5.00pcts-19.13pcts資料:iFinD,曙光數(shù)創(chuàng)公告,中郵證券研究所39四、相關(guān)上市公司?

4.3

曙光數(shù)創(chuàng):液冷領(lǐng)軍企業(yè),兩相浸沒(méi)式液冷技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)顯著?

近幾年,曙光數(shù)創(chuàng)營(yíng)收、利潤(rùn)較快增長(zhǎng)。2023年,公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)收6.50億元,其中,浸沒(méi)液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品收入3.78億元,同比下滑12%,冷板液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品收入1.90億元,同比增長(zhǎng)431%。2023年,公司歸母凈利潤(rùn)1.04億元,同比減少11%,主要由于公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化以及冷板液冷、浸沒(méi)液冷相關(guān)產(chǎn)品毛利率同比下滑。公司收入有明顯季節(jié)性,2024Q1,公司營(yíng)收0.12億元。圖表46:曙光數(shù)創(chuàng)營(yíng)收?qǐng)D表47:曙光數(shù)創(chuàng)歸母凈利潤(rùn)76543210100%80%60%40%20%0%1.41.21.00.80.60.40.20.0-0.2200%150%100%50%6.50181%83%1.17142%0.681.045.180.944.083.352.9227%0.2838%26%1.5922%25%15%0.100%0.122024Q1-0.07-11%2023

2024Q120182019202020212022201820192020202120222023YoY-50%營(yíng)業(yè)收入(億元)歸母凈利潤(rùn)(億元)YoY資料:iFinD,曙光數(shù)創(chuàng)公告,中郵證券研究所40四、相關(guān)上市公司?

4.4

科華數(shù)據(jù):“IDC+新能源”雙主業(yè),數(shù)據(jù)中心液冷經(jīng)驗(yàn)豐富?

科華數(shù)據(jù)前身創(chuàng)立于1988年,公司“以智慧電能驅(qū)動(dòng)低碳數(shù)字未來(lái)”為使命,致力成為全球卓越的智慧電能服務(wù)商,業(yè)務(wù)涵蓋數(shù)據(jù)中心、智慧電能、清潔能源三大領(lǐng)域。數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域,公司擁有10年以上的數(shù)據(jù)中心建設(shè)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn),2023年IDC服務(wù)收入12.89億元,數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品及集成收入14.74億元;智慧電能領(lǐng)域,公司服務(wù)全國(guó)近50城200+條軌交線路,200+石化企業(yè),100+高端制造企業(yè),2023年收入10.13億元;清潔能源領(lǐng)域,涵蓋光伏、儲(chǔ)能、微網(wǎng)等,2023年收入42.94億元。圖表48:科華數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)集群圖表49:科華數(shù)據(jù)2023年分產(chǎn)品收入(億元)業(yè)務(wù)收入YoY毛利率毛利率同比IDC服務(wù)收入12.89-12.86%26.23%-1.02pcts數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品及集成14.7410.1310.13%1.68%35.30%35.98%+0.38pcts+2.34pcts智慧電能產(chǎn)品新能源產(chǎn)品其他業(yè)務(wù)42.940.71142.78%7.72%21.94%86.48%-1.21pcts+11.23pcts資料:iFinD,科華數(shù)據(jù)官網(wǎng),中郵證券研究所41四、相關(guān)上市公司?

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科華數(shù)據(jù):“IDC+新能源”雙主業(yè),數(shù)據(jù)中心液冷經(jīng)驗(yàn)豐富?

2023年,科華數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收81.41億元,同比增長(zhǎng)44%,實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)5.08億元,同比增長(zhǎng)104%。公司擁有“IDC+新能源”雙主業(yè),新能源業(yè)務(wù)以儲(chǔ)能等業(yè)務(wù)為發(fā)展重點(diǎn),2023年儲(chǔ)能業(yè)務(wù)收入占新能源業(yè)務(wù)收入的比重超

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