剛剛過去的周末，光伏、儲能行業(yè)迎來重磅利好消息：摩根士丹利調(diào)高寧德時(shí)代目標(biāo)價(jià)，在黃仁勛、奧特曼兩位大佬加持下“儲能與AI”的故事發(fā)酵。

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摩根士丹利調(diào)高寧德時(shí)代目標(biāo)價(jià)

3月10日，摩根士丹利發(fā)布報(bào)告，將中國電池巨頭寧德時(shí)代（CATL）的評級上調(diào)至“超配”，并設(shè)定目標(biāo)價(jià)為210元人民幣。在報(bào)告中，摩根士丹利分析師指出，寧德時(shí)代作為全球領(lǐng)先的電池制造商，受益于電動汽車市場的快速增長和電池需求的攀升。

摩根士丹利發(fā)布報(bào)告指出，隨著價(jià)格戰(zhàn)接近尾聲，寧德時(shí)代準(zhǔn)備通過新一代大規(guī)模生產(chǎn)線提高成本效率，并擴(kuò)大在凈資產(chǎn)收益率方面的優(yōu)勢，看到寧德時(shí)代在基本面上的多個(gè)拐點(diǎn)，上調(diào)公司評級至超配，并選為行業(yè)首選。

另外，據(jù)央視網(wǎng)10日報(bào)道，寧德時(shí)代董事長曾毓群在采訪時(shí)談到了近期多家歐美車企削減或推遲電動化的話題，“歐美車企沒有回歸燃油車，也沒有停止（電動汽車），可能是因?yàn)椴毁嶅X，所以往后延遲一陣?！?/p>

從儲能業(yè)務(wù)來看，寧德時(shí)代是當(dāng)之無愧的王者。國海證券預(yù)計(jì)，該公司2023年動力和儲能電池的出貨量達(dá)380GWh以上，同比增長31%以上。單2023年四季度看，公司的出貨量達(dá)110GWh以上，同比增長14%以上，環(huán)比增長10%以上。按四季度中值計(jì)算，假設(shè)公司的電池業(yè)務(wù)利潤貢獻(xiàn)在90%，則測算公司單Wh盈利在1毛左右，與公司2023年前三季度的單位盈利基本保持相當(dāng)。

黃仁勛、奧特曼：AI的盡頭是光伏和儲能

消息面上，在算力爆炒之后，“儲能+AI”的故事在剛剛過去的這個(gè)周末發(fā)酵了。據(jù)報(bào)道，英偉達(dá)CEO黃仁勛在一次公開演講中指出，AI未來發(fā)展與狀和儲能緊密相連。黃仁勛在演講中明確表示：“AI的盡頭是光伏和儲能！我們不能只想著算力，如果只考慮計(jì)算機(jī)，我們需要燒掉14個(gè)地球的能源。”

早在2月27日，就有人在社交視頻上講“儲能與AI”的故事，引用的也是所謂“黃仁勛的演講”。與此同時(shí)，OpenAI的創(chuàng)始人山姆·奧特曼也提出了類似的看法。奧特曼表示，“未來AI的技術(shù)取決于能源，我們需要更多的光伏和儲能?！?/p>

ChatGPT日耗電超50萬度

人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，帶來了巨大的算力和能源消耗。據(jù)《紐約客》雜志報(bào)道，ChatGPT日耗電超50萬度，相當(dāng)于1.7萬個(gè)美國家庭，以響應(yīng)用戶的約2億個(gè)請求。

*近，在博世互聯(lián)2024大會上，馬斯克遠(yuǎn)程連線接受了博世CEO和董事長的采訪。馬斯克提到人工智能的發(fā)展速度前所未見，似乎每過6個(gè)月的時(shí)間，算力就會增加10倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了摩爾定律每18個(gè)月翻番的速度。他預(yù)計(jì)，兩年內(nèi)年將由“缺硅”變?yōu)椤叭彪姟?，而這可能阻礙AI的發(fā)展。

“目前算力增長已經(jīng)面臨瓶頸，很明顯，接下來變壓器會陷入短缺，緊接著就是電力，等到2025年，我們將沒有足夠的電力來運(yùn)行所有的芯片?！瘪R斯克稱。

事實(shí)上，馬斯克對電力短缺的擔(dān)憂也不是一天兩天了，此前曾多次公開強(qiáng)調(diào)解決日益增長的電力需求的緊迫性。他認(rèn)為，需要加快項(xiàng)目進(jìn)度，以跟上不斷增長的電力需求。

我國臺灣地區(qū)4月電價(jià)調(diào)漲箭在弦上，“電價(jià)工作小組”3月12日起將連開4場討論會。其中民生用電擬分三級距調(diào)漲，*小漲幅700度（或500度）以下約漲5%，701~1000度約漲7%，1001度以上漲約10%；產(chǎn)業(yè)用電依產(chǎn)業(yè)別分三級距調(diào)漲，但連二年用電成長、用電50億度以上“超級大戶”以公司別來看，調(diào)幅*高上看近3成，臺積電首當(dāng)其沖；但用電衰退面板、石化、鋼鐵，漲幅較小。4月電價(jià)方案平均漲幅在10~15%。

波士頓咨詢公司就曾分析稱，預(yù)計(jì)2030年左右，美國數(shù)據(jù)中心的電力消耗將較2022年增長三倍，相當(dāng)于電力總需求的7.5%，會大幅提升社會用電量。

咨詢公司Grid Strategies也曾發(fā)布過一項(xiàng)研究，認(rèn)為美國未來五年的年度電力需求增長大約在1.5%左右。而根據(jù)EIA的數(shù)據(jù)，美國發(fā)電量近15年來才增加了不到3%。過慣了供需相對穩(wěn)定日子的美國供電體系，和面臨不少問題的電網(wǎng)，能否應(yīng)對驟然增長的需求，尚有待觀察。

從儲能業(yè)務(wù)來看，寧德時(shí)代是當(dāng)之無愧的王者。國海證券預(yù)計(jì)，該公司2023年動力和儲能電池的出貨量達(dá)380GWh以上，同比增長31%以上。單2023年四季度看，公司的出貨量達(dá)110GWh以上，同比增長14%以上，環(huán)比增長10%以上。按四季度中值計(jì)算，假設(shè)公司的電池業(yè)務(wù)利潤貢獻(xiàn)在90%，則測算公司單Wh盈利在1毛左右，與公司2023年前三季度的單位盈利基本保持相當(dāng)。

AI大模型下的液冷發(fā)展趨勢

摘要

液冷是一種用液體來冷卻電子設(shè)備的散熱技術(shù)，能夠顯著提高數(shù)據(jù)中心散熱效率。液冷技術(shù)根據(jù)冷卻液與發(fā)熱器件的接觸方式不同，可以分為間接液冷和直接液冷，其中間接液冷主要包括冷板式液冷，直接液冷包括浸沒式液冷和噴淋式液冷。冷板式液冷和浸沒式液冷是目前主流的液冷形式，冷板式液冷應(yīng)用*為廣泛，在改造成本、可維護(hù)性、兼容性方面具備優(yōu)勢；浸沒式液冷冷卻效果*好，節(jié)能性上優(yōu)勢明顯，但可維護(hù)性和兼容性一般，多用于高功率密度機(jī)柜。

控制當(dāng)前數(shù)據(jù)中心溫控方式仍以風(fēng)冷為主，液冷方案中冷板式技術(shù)更為普及。2022年數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)的滲透率大概在5%~8%左右，風(fēng)冷仍然占據(jù)90%以上的市場份額。按照服務(wù)器出貨量口徑統(tǒng)計(jì)，2023H1我國冷板式液冷服務(wù)器比例為90%左右，浸沒式液冷滲透率為10%。

數(shù)據(jù)中心算力與能耗水漲船高，逐漸超出風(fēng)冷散熱閾值，液冷散熱已是趨勢所向。Chatgpt為代表的生成式人工智能模型拉升算力需求，百億參數(shù)成為模型涌現(xiàn)門檻，算力成為大模型性能提升的關(guān)鍵。大模型帶來大算力，大算力帶來高功耗，Intel的多款CPU芯片的TDP已突破350W，NVIDIA 的H100系列GPU芯片TDP更是達(dá)到700W。這也導(dǎo)致單服務(wù)器和單機(jī)柜功率均顯著上升，已經(jīng)逐漸超出風(fēng)冷散熱的覆蓋范圍，液冷散熱已成為必然趨勢。

PUE限制是現(xiàn)階段液冷技術(shù)發(fā)展的核心驅(qū)動力。PUE代表數(shù)據(jù)中心能源使用效率，等于數(shù)據(jù)中心總耗電/IT設(shè)備耗電，比值越接近于1，說明能源越接近全部都用于IT設(shè)備負(fù)載上。我國數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.49，仍有半數(shù)區(qū)域的數(shù)據(jù)中心PUE位于1.5以上。近幾年，國家與地方出臺了一系列針對新建與老舊數(shù)據(jù)中心PUE的管控計(jì)劃，明確要求東、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。而傳統(tǒng)風(fēng)冷方案的數(shù)據(jù)中心PUE一般在1.5左右，高于政策要求的范圍；液冷方案能夠有效降低冷卻系統(tǒng)的能耗水平，從而將數(shù)據(jù)中心整體PUE降低到1.05-1.2左右，滿足相關(guān)的政策要求。

數(shù)據(jù)中心TCO是液冷技術(shù)規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵因素。數(shù)據(jù)中心總成本（TCO）包括建設(shè)成本（Capex）和運(yùn)營成本（Opex）。根據(jù)奕信通科技在2022年數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)峰會發(fā)布的報(bào)告進(jìn)行測算，以華東地區(qū)數(shù)據(jù)中心建設(shè)情況為例，現(xiàn)階段冷板式液冷方案的TCO甚至Capex已經(jīng)低于風(fēng)冷，浸沒式液冷方案的TCO也將在運(yùn)行五年左右之后出現(xiàn)低于風(fēng)冷方案的拐點(diǎn)。但是該測算結(jié)果依賴于一定的前提條件：如機(jī)柜功率達(dá)到30KW、不計(jì)算服務(wù)器折舊和服務(wù)器運(yùn)營支出、水電費(fèi)與房租等運(yùn)營成本按華東地區(qū)情況計(jì)價(jià)、采用集中式大型IDC機(jī)房且IT設(shè)備在12個(gè)月線性上架后實(shí)現(xiàn)80%負(fù)載率、外界氣溫對制冷系統(tǒng)的能耗需求較高等。因此在西北部地區(qū)、較小型數(shù)據(jù)中心等場景下液冷技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性尚沒有完全體現(xiàn)。但在數(shù)據(jù)中心發(fā)展的大型化、集約化的趨勢下，且液冷方案仍存在每年降本5-10%的空間，再考慮到液冷方案能夠有效延長服務(wù)器使用壽命，未來液冷數(shù)據(jù)中心TCO的優(yōu)勢將更加明顯。

控制數(shù)據(jù)中心液冷未來市場規(guī)模估算：到2025年，中國數(shù)據(jù)中心液冷市場規(guī)模將達(dá)到359億元左右，CAGR達(dá)到72.4%；AI數(shù)據(jù)中心液冷市場規(guī)模將達(dá)到280億元左右，CAGR達(dá)到71.4%；通用數(shù)據(jù)中心液冷市場規(guī)模將達(dá)到79億元，CAGR達(dá)到76.2%。

1液冷技術(shù)詳解

液冷是一種用液體來冷卻電子設(shè)備的散熱技術(shù)。液冷的工作原理是以液體作為冷媒，利用液體的高熱容和高熱傳導(dǎo)性能，通過液體流動將IT設(shè)備的內(nèi)部元器件產(chǎn)生的熱量傳遞到設(shè)備外，使IT設(shè)備的發(fā)熱器件得到冷卻，以保證IT設(shè)備在安全溫度范圍內(nèi)運(yùn)行（本文主要討論數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場景下的液冷技術(shù)）。根據(jù)冷卻液與發(fā)熱器件的接觸方式不同，可以分為間接液冷和直接液冷。間接液冷是指服務(wù)器熱源與冷卻液之間沒有直接接觸的換熱過程，以冷板式液冷技術(shù)為主。直接液冷是指將發(fā)熱部件與冷卻液直接接觸的冷卻方式，包括浸沒式和噴淋式液冷技術(shù)。其中又可以根據(jù)冷卻液是否會發(fā)生液態(tài)到氣態(tài)的轉(zhuǎn)變，將浸沒式液冷分為單相浸沒式液冷和雙相浸沒式液冷。當(dāng)前，冷板式液冷和浸沒式液冷為液冷的主要形式。

液冷系統(tǒng)通用架構(gòu)包括室外側(cè)和室內(nèi)側(cè)兩部分：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、液冷機(jī)柜、ICT 設(shè)備、二次側(cè)管網(wǎng)和二次側(cè)冷卻液。室外側(cè)為外部冷源，通常為室外的冷水機(jī)組、冷卻塔或干冷器，熱量轉(zhuǎn)移主要通過水溫的升降實(shí)現(xiàn)；室內(nèi)側(cè)包括供液環(huán)路和服務(wù)器內(nèi)部流道，主要通過冷卻液溫度的升降實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)移；兩個(gè)部分通過CDU中的板式換熱器發(fā)生間壁式換熱。

1.1 冷板式液冷

冷板式液冷屬于間接液冷，冷卻液不與服務(wù)器芯片直接接觸。冷板式液冷也被稱作芯片級液冷，技術(shù)原理是通過在服務(wù)器組件（如 CPU、GPU等高發(fā)熱部件）上安裝液冷板（通常為銅鋁等導(dǎo)熱金屬構(gòu)成的封閉腔體），服務(wù)器組件通過導(dǎo)熱部件將熱量傳導(dǎo)到液冷板上，然后利用液冷板內(nèi)部的液體循環(huán)將熱量傳遞到遠(yuǎn)離服務(wù)器的散熱單元；同時(shí)一般會增設(shè)風(fēng)冷單元為低發(fā)熱元件進(jìn)行散熱。

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。

1.2 浸沒式液冷

浸沒式液冷屬于直接液冷，將發(fā)熱器件浸沒在冷卻液中進(jìn)行熱交換，依靠冷卻液流動循環(huán)帶走熱量。

浸沒式液冷系統(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、浸沒腔體、IT 設(shè)備、二次側(cè)管網(wǎng)和二次側(cè)冷卻液。使用過程中 IT設(shè)備完全浸沒在二次側(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。

浸沒式液冷根據(jù)冷卻液換熱過程中是否發(fā)生相變，可以進(jìn)一步分為單相浸沒式液冷和雙相浸沒式液冷技術(shù)。

1.2.1 單相浸沒式液冷

在單相浸沒式液冷中，冷卻液在熱量傳遞過程中僅發(fā)生溫度變化，而不存在相態(tài)轉(zhuǎn)變。單相浸沒式液冷的技術(shù)原理為：CDU循環(huán)泵驅(qū)動二次側(cè)低溫冷卻液由浸沒腔體底部進(jìn)入，流經(jīng)豎插在浸沒腔體中的IT設(shè)備時(shí)帶走發(fā)熱器件熱量；吸收熱量升溫后的二次側(cè)冷卻液由浸沒腔體頂部出口流回CDU；通過CDU內(nèi)部的板式換熱器將吸收的熱量傳遞給一次側(cè)冷卻液；吸熱升溫后的一次側(cè)冷卻液通過外部冷卻裝置（如冷卻塔）將熱量排放到大氣環(huán)境中，完成整個(gè)冷卻過程。

1.2.2 雙相浸沒式液冷

雙相浸沒式液冷的不同之處在于冷卻液會發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變。雙相浸沒式液冷的傳熱路徑與單相浸沒液冷基本一致，主要差異在于二次側(cè)冷卻液僅在浸沒腔體內(nèi)部循環(huán)區(qū)域，浸沒腔體內(nèi)頂部為氣態(tài)區(qū)、底部為液態(tài)區(qū)；IT設(shè)備完全浸沒在低沸點(diǎn)的液態(tài)冷卻液中，液態(tài)冷卻液吸收設(shè)備熱量后發(fā)生沸騰，汽化產(chǎn)生的高溫氣態(tài)冷卻液因密度較小，會逐漸匯聚到浸沒腔體頂部，與安裝在頂部的冷凝器發(fā)生換熱后冷凝為低溫液態(tài)冷卻液，隨后在重力作用下回流至腔體底部，實(shí)現(xiàn)對IT設(shè)備的散熱。

1.3  淋式液冷

噴淋式液冷屬于直接液冷，將冷卻液精準(zhǔn)噴灑于電子設(shè)備器件進(jìn)行散熱。冷卻液借助特制的噴淋板精準(zhǔn)噴灑至發(fā)熱器件或與之相連接的固體導(dǎo)熱材料上，并與之進(jìn)行熱交換，吸熱后的冷卻液換熱后將通過回液管、回液箱等集液裝置進(jìn)行收集并通過循環(huán)泵輸送至CDU進(jìn)行下一次制冷循環(huán)。

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。

1.4 不同液冷方案的比較

1.4.1 冷板式液冷目前應(yīng)用*為廣泛，在改造成本、可維護(hù)性、兼容性方面具備優(yōu)勢

冷板式液冷的優(yōu)勢主要在于：

1）兼容性：冷板式液冷的改造成本相對較低，不需要對數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有的機(jī)房及機(jī)柜進(jìn)行大規(guī)模改造，其適用的硬盤、光模塊等服務(wù)器部件與風(fēng)冷方案一致，運(yùn)維模式、機(jī)房承重與風(fēng)冷場景也基本一致；

2）散熱效果與節(jié)能性：冷卻效果和節(jié)能性要遠(yuǎn)好于風(fēng)冷，PUE可以達(dá)到1.2左右；（據(jù)《綠色高能效數(shù)據(jù)中心散熱冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)冷散熱下數(shù)據(jù)中心的 PUE 值通常在1.5左右）

3）可靠性：液體與設(shè)備不直接接觸，可靠性更高；

4）維護(hù)性：易開展維護(hù)性設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)在線維護(hù)方案；

5）噪聲：風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速大幅降低，噪聲值可至 70dB 左右。

冷板式液冷的局限性主要在于：

1）液體沒有與電子器件直接接觸，而是通過金屬管壁進(jìn)行熱交換，與直接接觸的浸沒式液冷相比冷卻與節(jié)能效果欠佳；

2）IT設(shè)備、冷卻液、管路、供配電等不統(tǒng)一，服務(wù)器多與機(jī)柜深耦合；

3）管路接頭、密封件較多，漏液維護(hù)復(fù)雜。

1.4.2  浸沒式液冷的散熱效果和節(jié)能性優(yōu)勢明顯，但兼容性和維護(hù)性一般，多用于高功率密度機(jī)柜

浸沒式液冷的優(yōu)勢主要在于：

1）散熱效果與節(jié)能性：與冷板式液冷相比，浸沒式液冷中采用了直接接觸式的熱交換，傳熱系數(shù)高，冷卻效果更好，節(jié)能性更強(qiáng)（雙相浸沒式液冷方案的PUE在1.04-1.07左右，單相浸沒式為1.09左右）

2）緊湊：支持高密機(jī)柜，單柜散熱量高達(dá)160kW；同時(shí)，機(jī)柜間無需隔開距離，機(jī)房不需要空調(diào)和冷凍機(jī)組、無需架空地板、無需安裝冷熱通道封閉設(shè)施；

3）可靠性：設(shè)備完全浸沒在液體中，排除了溫度、風(fēng)機(jī)振動、灰塵等帶來的可靠性問題；

4）噪聲：100%液體冷卻，無需配置風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)**“靜音”機(jī)房。

浸沒式液冷的局限性主要在于：

1）兼容性較差：IT設(shè)備需要定制，光模塊、硬盤等部件兼容性仍待驗(yàn)證；此外，雙相浸沒式液冷方案適配的服務(wù)器需改為刀片式，其專用機(jī)柜對于管路要求高，控制復(fù)雜；

2）維護(hù)復(fù)雜：浸沒式液冷設(shè)備維護(hù)時(shí)需要打開Tank上蓋，并配備可移動機(jī)械吊臂或?qū)I(yè)維護(hù)車實(shí)現(xiàn)設(shè)備的豎直插拔，維護(hù)復(fù)雜度高，耗時(shí)長；且開蓋維護(hù)過程有一定的冷卻液揮發(fā)問題，增加運(yùn)行成本；

3）承重要求高：因浸沒式液冷系統(tǒng)Tank內(nèi)充滿冷卻液，整柜重量大幅增加，對機(jī)房有特殊承重要求，普遍要求浸沒式液冷機(jī)房地板承重應(yīng)大于1500kg/m2；

4）國產(chǎn)冷媒待驗(yàn)證：單相浸沒式液冷方案所使用的國產(chǎn)冷媒仍待驗(yàn)證。

浸沒式液冷比較適用于對功率密度、節(jié)能性要求較高的大型數(shù)據(jù)中心，特別是地理位置較為特殊、空間有限的數(shù)據(jù)中心。

1.4.3 噴淋式液冷在安裝便利性、空間利用等方面有優(yōu)勢，但是現(xiàn)階段落地應(yīng)用相對較少

噴淋式液冷不需要對數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大幅改動，安裝便捷，空間利用率高，且噴淋方式能夠節(jié)省冷卻液，其不足在于服務(wù)器整體密封于氣相柜中，排液、補(bǔ)液，維護(hù)時(shí)會破壞服務(wù)器原有密封結(jié)構(gòu)。目前噴淋式液冷技術(shù)的應(yīng)用場景有限，只有少量數(shù)據(jù)中心采用了噴淋式液冷技術(shù)。

2 數(shù)據(jù)中心液冷行業(yè)基本情況與競爭格局

2.1 基本情況：數(shù)據(jù)中心液冷行業(yè)如日方升，液冷技術(shù)有望加速導(dǎo)入

數(shù)據(jù)中心溫控方式仍以風(fēng)冷為主，液冷技術(shù)有望加速導(dǎo)入。目前數(shù)據(jù)中心的散熱方式仍然以風(fēng)冷為主，在算力設(shè)備以及數(shù)據(jù)中心機(jī)房的高熱密度趨勢和高能效散熱要求的雙重推動下，預(yù)計(jì)未來液冷將成為主流的數(shù)據(jù)中心溫控方式。根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研與曙光數(shù)創(chuàng)的信息，2022年數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)的滲透率大概在5%~8%左右，風(fēng)冷仍然占據(jù)90%以上的市場份額；預(yù)計(jì)2025-2028年時(shí)液冷技術(shù)的滲透率有望達(dá)到30%。

液冷方式以冷板式為主，浸沒式技術(shù)有望加速推廣。當(dāng)前主流的液冷技術(shù)包括冷板式液冷和浸沒式液冷，由于冷板式液冷對于數(shù)據(jù)中心的改造難度較低，改造所需成本也較為可控，所以目前冷板式液冷的市場應(yīng)用相對更加普及。根據(jù)IDC《中國半年度液冷服務(wù)器市場（2023上半年）跟蹤》報(bào)告，按照服務(wù)器出貨量口徑統(tǒng)計(jì)，2023H1我國冷板式液冷服務(wù)器比例達(dá)到90%左右，浸沒式液冷滲透率僅為10%。但隨著國家對于數(shù)據(jù)中心PUE的政策要求的愈發(fā)嚴(yán)格，機(jī)柜功率密度的持續(xù)抬升以及浸沒式液冷技術(shù)的逐漸成熟，浸沒式液冷方案有望進(jìn)入加速推廣期。

2.2 產(chǎn)業(yè)鏈：涉及環(huán)節(jié)眾多，存在較高進(jìn)入壁壘

液冷產(chǎn)業(yè)鏈涉及環(huán)節(jié)眾多，包括上游的液冷設(shè)備及產(chǎn)品零部件提供商、中游的液冷服務(wù)器及液冷基礎(chǔ)設(shè)施提供商與下游的數(shù)據(jù)中心使用者。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、浸沒液冷TANK、manifold、冷卻液等產(chǎn)品，代表性廠商有英維克、3M、高瀾股份、云酷、奕信通、廣東合一、綠色云圖、巨化股份等。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，代表性廠商有華為、中興、浪潮、曙光、新華三、聯(lián)想、超聚變、英特爾等。下游主要為數(shù)據(jù)中心的使用者，包括三家電信運(yùn)營商，百度、阿里巴巴、騰訊、京東等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，數(shù)據(jù)港、光環(huán)新網(wǎng)等第三方IDC服務(wù)商以及政府、科研機(jī)構(gòu)、金融、能源、交通等其他信息化需求客戶。

產(chǎn)業(yè)鏈存在較高的技術(shù)、人才、客戶認(rèn)證壁壘。

1）技術(shù)壁壘：液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品的研發(fā)和制造涉及冷卻技術(shù)、制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真技術(shù)、溫濕度解耦控制算法等多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域，要求企業(yè)在液冷核心技術(shù)進(jìn)行多年研究積累，深入掌握液冷技術(shù)的相關(guān)原理和應(yīng)用。此外，液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品工藝流程復(fù)雜，需要掌握生產(chǎn)制造流程中的核心工藝，同時(shí)需具備成熟的控制體系，對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行把控，保證產(chǎn)品的合格率，因此數(shù)據(jù)中心液冷行業(yè)具有較高的技術(shù)壁壘。

2）人才壁壘：液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域?qū)儆谛屡d技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品性能涉及材料化學(xué)、熱力學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科，并且數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)存在定制化特征，因此對研發(fā)技術(shù)人員的技術(shù)研發(fā)能力和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)要求較高。目前行業(yè)發(fā)展歷程較短，技術(shù)與產(chǎn)品仍處于驗(yàn)證階段，高端技術(shù)人才相對稀缺，且高端人才主要集中規(guī)模較大的企業(yè)以及***研究機(jī)構(gòu)中，因此新進(jìn)企業(yè)難以在短期內(nèi)培養(yǎng)出一批具備技術(shù)開發(fā)實(shí)力并擁有豐富實(shí)踐項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍，由此數(shù)據(jù)中心液冷行業(yè)存在較高的專業(yè)人才壁壘。

3）客戶認(rèn)證壁壘：出于安全性、穩(wěn)定性等考慮，企業(yè)客戶在選擇液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商時(shí)通常需要進(jìn)行嚴(yán)格的資質(zhì)驗(yàn)證。尤其是金融、醫(yī)藥等機(jī)構(gòu)出于數(shù)據(jù)安全、保密等要求，對液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施解決方案供應(yīng)商挑選非常嚴(yán)格，需要對企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量水平、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)研發(fā)能力進(jìn)行綜合考察，因此認(rèn)證過程復(fù)雜且耗時(shí)較長。液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施廠商應(yīng)具備較強(qiáng)的產(chǎn)品研發(fā)能力、穩(wěn)定的產(chǎn)品供應(yīng)以及售后服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)具備豐富的技術(shù)儲備，才能滿足不同客戶的需求。另一方面，由于更換液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商會對產(chǎn)品的穩(wěn)定性形成風(fēng)險(xiǎn)，客戶在與液冷數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商建立生產(chǎn)配套關(guān)系后，傾向于維持與現(xiàn)有技術(shù)供應(yīng)商的合作，不會輕易更換主要供應(yīng)商，因此先進(jìn)入者一旦建立起自身客戶資源、形成先發(fā)優(yōu)勢，新進(jìn)入企業(yè)將很難在短期內(nèi)爭奪市場份額、改變行業(yè)現(xiàn)有格局，因此數(shù)據(jù)中心液冷行業(yè)具有較高的客戶認(rèn)證門檻。

2.3 競爭格局：行業(yè)仍處于技術(shù)驗(yàn)證階段，市場格局尚不明確

目前液冷行業(yè)仍處于技術(shù)驗(yàn)證階段，技術(shù)路線、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等還無定數(shù)，國外廠商難以進(jìn)入中國市場，市場競爭格局尚不明確。目前市場中主要廠商在液冷技術(shù)和產(chǎn)品方面還處于實(shí)驗(yàn)研究或初步應(yīng)用階段，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚在演進(jìn)，市場內(nèi)還未形成具備較強(qiáng)核心競爭力的龍頭廠商，市場競爭格局尚未穩(wěn)定。此外，由于中國對數(shù)據(jù)安全的保護(hù)，在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的供應(yīng)方面存在一定的地域壁壘，因此，目前國外廠商的產(chǎn)品的應(yīng)用主要以其本國市場為主，進(jìn)入中國市場較為困難。

3 數(shù)據(jù)中心液冷行業(yè)未來看點(diǎn)

3.1 推理/訓(xùn)練服務(wù)器功耗有望達(dá)到10/2kW，液冷方案成為首選

生成式人工智能橫空出世，助推AI算力景氣度。受ChatGPT為代表的生成式人工智能大模型等新業(yè)態(tài)帶動，全新的AI應(yīng)用場景有望在未來3-5年爆發(fā)，百億參數(shù)是大模型具備涌現(xiàn)能力的門檻，千億參數(shù)的大模型將具備較好的涌現(xiàn)能力，AI算力成為大模型能力提升的核心驅(qū)動力?，F(xiàn)階段ChatGPT的總算力消耗達(dá)到了3640PF-day（每秒計(jì)算一千萬億次，需要計(jì)算3640天），需要7-8個(gè)投資規(guī)模30億元，算力500P的超大數(shù)據(jù)中心才能支撐其訓(xùn)練過程，AI算力的重要性不言而喻。據(jù)IDC預(yù)測，全球AI算力市場規(guī)模將從2022年的195.0億美元增長到2026年的346.6億美元，其中生成式AI算力市場規(guī)模將從2022年的8.2億美元增長到2026年的109.9億美元，生成式AI算力占整體AI算力市場規(guī)模的比例將從4.2%增長到31.7%。

大模型帶來高算力，高算力帶來高功耗。隨著AI計(jì)算、HPC計(jì)算等高性能計(jì)算需求不斷提升，CPU、GPU等計(jì)算芯片朝高算力、高集成方向演進(jìn)，同時(shí)也導(dǎo)致單顆計(jì)算芯片功耗的大幅提升。對于CPU、GPU、ASIC等計(jì)算芯片而言，一方面可以通過增加計(jì)算核心數(shù)或提高單核心的主頻等方式來提高算力，此舉會顯著增加芯片的TDP（熱設(shè)計(jì)功耗）；另一方面可以依靠先進(jìn)制程技術(shù)來縮減單位算力對應(yīng)的TDP（TDP/算力）。但是由于先進(jìn)制程技術(shù)推進(jìn)較慢等因素,單位算力對應(yīng)TDP的下降幅度逐年減少，且遠(yuǎn)不及算力的增長速度，這也導(dǎo)致了AI芯片功耗的大幅攀升。當(dāng)前，Intel的多款CPU芯片的TDP已突破350W，NVIDIA 的H100系列GPU芯片的TDP更高達(dá)700W。

計(jì)算芯片高功耗造成單服務(wù)器功耗顯著提高。單服務(wù)器功耗大部分源于計(jì)算芯片，服務(wù)器的核心組件包括CPU（中央處理器）、GPU（圖形處理器）、內(nèi)存芯片、SSD（固態(tài)硬盤）、網(wǎng)卡、PCB主板、RAID卡、HBA卡和電源等。CPU/GPU等計(jì)算芯片在通用服務(wù)器功耗中占比約為50%左右，而在AI服務(wù)器中，計(jì)算芯片的功耗占比高達(dá)80%以上。我們參考2022-2023年中國電信集采AI服務(wù)器配置與阿里云通用服務(wù)器配置進(jìn)行功耗計(jì)算，服務(wù)器的功耗可以粗略估計(jì)為所有組件的功耗總和；選取超聚變FusionServer 2288 V7作為通用服務(wù)器的代表型號，超聚變FusionServer G5500 V6作為AI訓(xùn)練服務(wù)器的代表型號，超聚變FusionServer G8600 V7作為AI推理服務(wù)器的代表型號。

通過我們的測算，通用服務(wù)器的總功耗為595W，AI訓(xùn)練服務(wù)器的總功耗為7015W，AI推理服務(wù)器的總功耗為1615W。但是由于芯片超頻，額外的NVLINK模組等因素的存在，計(jì)算芯片的實(shí)際滿載功耗往往會高于官方標(biāo)定的功耗。以上因素導(dǎo)致服務(wù)器的實(shí)際功耗可能會高于各組件的總功耗，具體的功耗還要以實(shí)際測試為準(zhǔn)。根據(jù)超聚變服務(wù)器功耗計(jì)算器的測算，當(dāng)前配置下的通用服務(wù)器的實(shí)際滿載功耗為700W左右，AI訓(xùn)練服務(wù)器的實(shí)際滿載功耗為9800W左右，AI推理服務(wù)器的實(shí)際滿載功耗為2000W左右。（該過程僅為根據(jù)公開資料的估算，請以實(shí)際環(huán)境和負(fù)載下的測算為準(zhǔn)）

隨著服務(wù)器功耗提高，單機(jī)柜功率上升趨勢明顯。根據(jù)Uptime Institute相關(guān)報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，2020年全球數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜功率密度達(dá)到8.4kW/機(jī)柜，相比于2017年的5.6 kW/機(jī)柜有明顯提升；其中71%的數(shù)據(jù)中心平均功率密度低于10 kW/機(jī)柜，17%的數(shù)據(jù)中心平均功率密度高于20kW/機(jī)柜，預(yù)計(jì)未來數(shù)據(jù)中心功率密度將繼續(xù)上升，高密度數(shù)據(jù)中心占比將持續(xù)提高。

單機(jī)柜功率逐漸超出風(fēng)冷散熱閾值，液冷散熱已是趨勢所向。風(fēng)冷散熱一般適用于20Kw/機(jī)柜左右的功率密度以下，20Kw/機(jī)柜以上時(shí)液冷散熱優(yōu)勢明顯。通用服務(wù)器通常為2U，AI訓(xùn)練服務(wù)器通常為6U，AI推理服務(wù)器通常為4U，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜為42U；考慮到電源模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊等因素，假設(shè)單機(jī)柜內(nèi)可以放置18個(gè)通用服務(wù)器或6個(gè)AI訓(xùn)練服務(wù)器或9個(gè)AI推理服務(wù)器，根據(jù)之前對于服務(wù)器功耗的測算，則單機(jī)柜功率可以分別達(dá)到12.6kW（通用），58.8kW（AI訓(xùn)練）和18kW（AI推理）；考慮到機(jī)柜中其他模塊的散熱情況，實(shí)際單機(jī)柜功率會更高。對于通用服務(wù)器機(jī)柜，其單機(jī)柜功率已經(jīng)開始逐步靠近風(fēng)冷散熱閾值，隨著通用服務(wù)器功耗的持續(xù)上升，液冷散熱的優(yōu)勢有望逐步顯現(xiàn)；對于AI訓(xùn)練與推理服務(wù)器機(jī)柜，其單機(jī)柜功率已經(jīng)逼近或者超出了風(fēng)冷散熱所能覆蓋的功率密度范圍，液冷散熱已成大勢所趨。

3.2 PUE限制是現(xiàn)階段液冷技術(shù)發(fā)展的核心驅(qū)動力

數(shù)據(jù)中心耗電量不斷提升，綠色低碳成為必然趨勢。數(shù)據(jù)中心是能耗大戶，其包含大量的 IT 設(shè)備、供電與制冷設(shè)備。隨著數(shù)據(jù)中心算力與功耗的不斷增長，數(shù)據(jù)中心耗電量必將呈快速增長趨勢，綠色低碳必將并且已經(jīng)成為新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展的重要基本原則之一。

我國數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.49，仍有半數(shù)區(qū)域的數(shù)據(jù)中心PUE位于1.5以上。PUE 全稱 “Power Usage Effectiveness（能源使用效率）”，是數(shù)據(jù)中心消耗的一切能源與 IT 負(fù)載運(yùn)用的能源之比，比值越接近于1，說明能源越接近全部都用于 IT 負(fù)載上。目前我國一半以上區(qū)域的數(shù)據(jù)中心 PUE 值都在 1.5 以上，即消耗在冷卻等非 IT 負(fù)載上的能源，占到了 IT 負(fù)載的一半以上。截至2021年全國數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.49，還有華南、華東、西北和西南區(qū)域的數(shù)據(jù)中心PUE超過1.50，僅有東北、華北和華東區(qū)域的數(shù)據(jù)中心PUE在1.50以下。

數(shù)據(jù)中心PUE管控日趨嚴(yán)格，針對老舊與新建數(shù)據(jù)中心均出臺強(qiáng)力約束措施。國家與地方出臺了一系列政策對數(shù)據(jù)中心能耗管理進(jìn)行規(guī)范，不斷強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)中心綠色高質(zhì)量發(fā)展的重要性。2021年7月，工信部印發(fā)《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計(jì)劃（2021-2023年）》，要求到2021年底，新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.35以下；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。2022年8月，工信部等七部門印發(fā)《信息通信行業(yè)綠色低碳發(fā)展行動計(jì)劃（2022-2025年）》，要求到2025年，全國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心電能利用效率(PUE)降到1.3以下，改建核心機(jī)房PUE降到1.5以下。除此之外，地方也出臺了一系列數(shù)據(jù)中心PUE要求相關(guān)的政策文件，其中北京針對數(shù)據(jù)中心的年能源消耗量設(shè)立了多層次PUE要求，年能源消耗量越高的數(shù)據(jù)中心PUE要求越高，此外還針對PUE超過1.4的數(shù)據(jù)中心實(shí)行電價(jià)加價(jià)措施。

冷卻系統(tǒng)占據(jù)數(shù)據(jù)中心除IT設(shè)備負(fù)載外的能耗中的絕大部分，液冷技術(shù)能夠有效降低冷卻系統(tǒng)能耗，進(jìn)而降低數(shù)據(jù)中心PUE，滿足監(jiān)管政策要求。PUE為1.92的數(shù)據(jù)中心下冷卻系統(tǒng)能耗占總能耗的比例為38%左右，而PUE為1.3的數(shù)據(jù)中心下冷卻系統(tǒng)能耗占比下降至18%，這意味著降低數(shù)據(jù)中心PUE的關(guān)鍵就在于降低冷卻系統(tǒng)的能耗表現(xiàn)。在同等的散熱水平下，傳統(tǒng)風(fēng)冷方案的數(shù)據(jù)中心PUE一般為1.5左右，液冷方案的PUE值可降至1.05-1.2左右，能夠滿足當(dāng)前政策對于數(shù)據(jù)中心PUE的要求。

3.3 數(shù)據(jù)中心TCO是液冷技術(shù)規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵因素

數(shù)據(jù)中心總成本（TCO）包括建設(shè)成本（Capex）和運(yùn)營成本（Opex）。Capex一般指建設(shè)成本，包括土地獲取、勘察、規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備購置、建設(shè)、安裝以及系統(tǒng)調(diào)測等費(fèi)用；Opex一般指運(yùn)營成本，主要包含電力、冷卻散熱等基礎(chǔ)設(shè)施成本、維護(hù)成本及管理成本。低成本是數(shù)據(jù)中心建立競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵，也是降低投資回收期和持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

我們基于華東地區(qū)、2N UPS、30kW每機(jī)柜等常見數(shù)據(jù)中心配置進(jìn)行風(fēng)冷、冷板式液冷和浸沒式液冷等不同冷卻方式下的TCO測算（本文關(guān)于TCO的討論均不考慮服務(wù)器等IT設(shè)備成本）。市場普遍認(rèn)為，風(fēng)冷方案在Capex上更具經(jīng)濟(jì)性，液冷方案只在后續(xù)的Opex中有一定的優(yōu)勢。但是根據(jù)奕信通科技在2022年數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)峰會（CDCC）發(fā)布的報(bào)告進(jìn)行測算，現(xiàn)階段選擇冷板式液冷方案的Capex已經(jīng)低于風(fēng)冷方案，即便是浸沒式液冷方案，也將在運(yùn)行5年左右之后出現(xiàn)TCO低于風(fēng)冷方案的拐點(diǎn)。（該過程僅為根據(jù)公開資料的估算，請以實(shí)際環(huán)境和負(fù)載下的測算為準(zhǔn)）

但是該測算結(jié)果依賴于一定的前提條件：如機(jī)柜功率達(dá)到30KW、不計(jì)算服務(wù)器折舊和服務(wù)器運(yùn)營支出、水電費(fèi)與房租等運(yùn)營成本按華東地區(qū)情況計(jì)價(jià)、采用集中式大型IDC機(jī)房且IT設(shè)備在12個(gè)月線性上架后實(shí)現(xiàn)80%負(fù)載率、外界氣溫對制冷系統(tǒng)的能耗需求較高等。因此在西北部地區(qū)、較小型數(shù)據(jù)中心等場景下液冷技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性尚沒有完全體現(xiàn)。但在數(shù)據(jù)中心發(fā)展的大型化、集約化的趨勢下，且液冷方案仍存在每年降本5-10%的空間，再考慮到液冷方案能夠有效延長服務(wù)器使用壽命，未來液冷數(shù)據(jù)中心TCO的優(yōu)勢將更加明顯。

機(jī)電部分包括制冷系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、機(jī)柜系統(tǒng)、布線系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)的購置和安裝成本，不考慮IT設(shè)備成本。

液冷方案與風(fēng)冷方案相比：1）其機(jī)電部分的Capex可以節(jié)省掉冷凍水機(jī)組/冷凍水精密空調(diào)，減少UPS和開關(guān)設(shè)備的容量等；2）需要增加密封機(jī)箱、冷卻液、冷板、熱交換器、防滴漏連接器和機(jī)架式分液器等液冷設(shè)備方面的成本；3）液冷方案下同樣外電體量的數(shù)據(jù)中心內(nèi)空間利用率更高，能承載更多IT設(shè)備，每ITkW（IT設(shè)備功率）下的分?jǐn)偝杀靖?。根?jù)假設(shè)條件測算，風(fēng)冷、冷板式液冷、浸沒式液冷方案的機(jī)電部分Capex分別為16000-18000元/ITkW、15000-17000元/ITkW和23000-28000元/ITkW左右。冷板式液冷方案下分?jǐn)偟矫縄TkW下的機(jī)電部分Capex與風(fēng)冷方案基本持平甚至更低；浸沒式液冷方案所需增加的機(jī)電設(shè)備較多，分?jǐn)傁聛砻縄TkW的Capex相比于風(fēng)冷仍有7000-10000元/ITkW左右的上升。

土建部分主要包括建筑物成本。風(fēng)冷和液冷方案的土建成本差異主要在于同樣體量的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，液冷方案下建筑所需的建筑面積更小。根據(jù)奕信通科技測算，風(fēng)冷、冷板式液冷、浸沒式液冷的土建部分Capex分別為5000元/ITkW，3000元/ITkW和3500元/ITkW左右。

外電和能評部分主要包括獲取外電資源，通過能評驗(yàn)收所需付出的成本。與風(fēng)冷相比，液冷方案的PUE更低更節(jié)能，獲取外電資源，通過能評驗(yàn)收的難度相對會小很多。根據(jù)奕信通科技測算，風(fēng)冷、冷板式液冷、浸沒式液冷的外電和能評部分Capex分別為4000元/ITkW，2000元/ITkW和2000元/ITkW左右。

Opex中占比*高的是電力成本，液冷技術(shù)可以有效降低電力成本。數(shù)據(jù)中心的Opex主要包括電力成本、固定資產(chǎn)折舊、房租、人工費(fèi)等等，其中電力成本占比*高，達(dá)到56.7%（風(fēng)冷情況下）。

浸沒式液冷方案的Opex*具優(yōu)勢。根據(jù)奕信通科技測算，風(fēng)冷方案的Opex為9360-9720元/ITkw/年左右，冷板式液冷方案的Opex為8040-8400元/ITkw/年左右，浸沒式液冷方案的Opex是7800-8160元/ITkw/年左右。

現(xiàn)階段選擇冷板式液冷的初始TCO已經(jīng)低于風(fēng)冷，浸沒式液冷的TCO將在5-6年之后低于風(fēng)冷。我們根據(jù)以上測算結(jié)果進(jìn)行10年期的TCO測算，那么風(fēng)冷的Capex和Opex分別為26000元/ITkW和9540元/ITkW/年，冷板式液冷的Capex和Opex分別為21000元/ITkW和8220元/ITkW/年，浸沒式液冷的Capex和Opex分別為31000元/ITkW和7980元/ITkW/年。根據(jù)TCO測算，現(xiàn)階段冷板式液冷方案的TCO從開始就已經(jīng)低于風(fēng)冷方案，浸沒式液冷方案也將在5年左右之后出現(xiàn)TCO低于風(fēng)冷方案的拐點(diǎn)。

3.4 液冷技術(shù)能夠有效延長服務(wù)器使用壽命，實(shí)現(xiàn)降本增效

傳統(tǒng)電子設(shè)備普遍采用空氣冷卻方式，溫度是電子設(shè)備產(chǎn)生故障的主要原因之一。環(huán)境的多樣性包括溫度、濕度、振動、灰塵等多個(gè)方面，在導(dǎo)致電子設(shè)備失效的因素中溫度占了55%，過熱是電子設(shè)備產(chǎn)生故障的主要誘因。隨著溫度的增加，電子、原子、分子的運(yùn)動速度加快，使得電子設(shè)備的性能發(fā)生變化，當(dāng)達(dá)到一定階段時(shí)，就會引起嚴(yán)重的故障。在高于一般室內(nèi)環(huán)境溫度（約20°C~25°C）范圍內(nèi)條件下，故障率大致按指數(shù)規(guī)律隨溫度的升高而增加。同時(shí)，濕度、振動、灰塵等因素同樣會對電子設(shè)備的工作性能和使用壽命產(chǎn)生負(fù)面影響。

液冷能夠有效降低服務(wù)器部件故障率，延長使用壽命。液體具有比空氣更大的比熱容，散熱能力更強(qiáng)，使得服務(wù)器溫度更加穩(wěn)定，CPU和GPU計(jì)算部件可以長時(shí)間穩(wěn)定工作在高性能頻率狀態(tài)。此外，浸沒式液冷將IT設(shè)備浸入封閉的液體環(huán)境中，與空氣完全隔離，并且不再需要高速風(fēng)扇進(jìn)行散熱，消除了空氣濕度、風(fēng)扇振動以及灰塵帶來的可靠性影響，從而優(yōu)化了服務(wù)器的運(yùn)行環(huán)境，延長了設(shè)備的使用壽命。根據(jù)阿里云的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，與風(fēng)冷服務(wù)器相比，液冷服務(wù)器整體部件故障率下降約53%，其中電源、網(wǎng)卡、風(fēng)扇、網(wǎng)線等部件的故障率下降超過80%。隨著單服務(wù)器價(jià)值量以及數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本的與日俱增，服務(wù)器的可靠性與使用壽命顯得尤為重要，液冷帶來的附加經(jīng)濟(jì)價(jià)值有望逐步顯現(xiàn)。

3.5 解耦交付模式成為未來發(fā)展趨勢，助力液冷產(chǎn)業(yè)規(guī)范化發(fā)展

目前冷板式液冷方案的交付模式可以分為兩類，包括一體化交付與解耦交付兩種。一體化交付是指液冷機(jī)柜的所有部分，包括機(jī)柜和服務(wù)器等，都按照廠商自行設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行集成設(shè)計(jì)開發(fā)，然后再作為一個(gè)整體進(jìn)行交付。而解耦交付則要求液冷機(jī)柜與液冷服務(wù)器之間遵循用戶預(yù)先制定的通用接口設(shè)計(jì)規(guī)范，機(jī)柜與服務(wù)器可以分別由不同廠商負(fù)責(zé)生產(chǎn)和交付。

解耦交付模式為大勢所趨，助推冷板式液冷產(chǎn)業(yè)規(guī)范化發(fā)展。服務(wù)器與機(jī)柜解耦更有利于形成統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，能夠促進(jìn)行業(yè)競爭與技術(shù)推廣，讓更多廠商能夠參與液冷行業(yè)，實(shí)現(xiàn)多廠家適配，也便于后續(xù)靈活部署，使得客戶可以根據(jù)實(shí)際需求選擇不同的服務(wù)器和機(jī)柜組合，不會受限于某一個(gè)供應(yīng)商。目前華為、超聚變等液冷廠商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了盲插快接，中國移動也已經(jīng)著手研發(fā)新型機(jī)柜，并計(jì)劃在完成測試后開源，推動更多的服務(wù)器和機(jī)柜廠商參與到盲插解耦液冷技術(shù)的研發(fā)與驗(yàn)證中，推動技術(shù)成熟與規(guī)范化。

4 數(shù)據(jù)中心液冷未來市場規(guī)模估算

根據(jù)估算，到2025年，中國數(shù)據(jù)中心液冷市場規(guī)模將達(dá)到359億元左右，CAGR達(dá)到72.4%；AI數(shù)據(jù)中心液冷市場規(guī)模將達(dá)到280億元左右，CAGR達(dá)到71.4%；通用數(shù)據(jù)中心液冷市場規(guī)模將達(dá)到79億元，CAGR達(dá)到76.2%。核心假設(shè)如下：

1）假設(shè)通用服務(wù)器的平均功率為0.7kW。以超聚變FusionServer 2288 V7（2U）作為通用服務(wù)器的代表型號，在超聚變服務(wù)器功耗計(jì)算器中測算得出其滿載功率約為0.7kW。

2）假設(shè)AI服務(wù)器的平均功率為3.8kW，其中AI訓(xùn)練服務(wù)器平均功率為8kW，AI推理服務(wù)器為2kW。根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)，假設(shè)AI服務(wù)器中訓(xùn)練與推理的數(shù)量關(guān)系約為3:7，訓(xùn)練服務(wù)器中H系列和A系列所占比例約為4:6，推理服務(wù)器均為T4系列。以超聚變FusionServer G5500 V6作為AI訓(xùn)練服務(wù)器的代表型號，超聚變FusionServer G8600 V7作為AI推理服務(wù)器的代表型號，根據(jù)超聚變服務(wù)器功耗計(jì)算器，H系列訓(xùn)練服務(wù)器滿載功率約為10kW，A系列訓(xùn)練服務(wù)器滿載功率約為6.8kW，T4系列推理服務(wù)器的功率約為2KW。結(jié)合以上數(shù)量比例關(guān)系，可以估算出AI服務(wù)器平均功率約為3.8kW。

3）假設(shè)通用服務(wù)器平均功率每年提升10%，AI訓(xùn)練與推理服務(wù)器平均功率未來三年提升30%/20%/15%。根據(jù)近幾年CPU/GPU TDP的變化趨勢，CPU TDP每年提升10%左右，GPU TDP每年提升20%左右，我們假設(shè)通用服務(wù)器平均功率未來三年保持10%左右的增速，AI訓(xùn)練與推理服務(wù)器平均功率未來三年的增速為30%/20%/15%。

4）至2025年，假設(shè)通用服務(wù)器液冷滲透率由5%提升到20%，AI訓(xùn)練服務(wù)器液冷滲透率由70%提升到100%，AI推理服務(wù)器液冷滲透率由40%提升至70%。根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研與曙光數(shù)創(chuàng)的信息，2022年我國液冷滲透率為5%-8%左右，預(yù)計(jì)2025-2028年時(shí)液冷滲透率能達(dá)到30%左右。我們假設(shè)通用服務(wù)器2022年液冷滲透率為5%，至2025年液冷滲透率上升至20%；AI訓(xùn)練服務(wù)器2022年液冷滲透率為70%，至2025年液冷滲透率上升至100%；AI推理服務(wù)器2022年液冷滲透率為40%，至2025年液冷滲透率上升至70%；整體液冷滲透率由2022年的8%上升至2025年的25.7%。

5）至2025年，假設(shè)浸沒式液冷滲透率由10%提升至30%，冷板式液冷滲透率由90%降低至70%。根據(jù)IDC《中國半年度液冷服務(wù)器市場（2023上半年）跟蹤》報(bào)告，按照服務(wù)器出貨量口徑統(tǒng)計(jì)，2023H1我國冷板式液冷服務(wù)器比例為90%左右，浸沒式液冷滲透率僅為10%。隨著未來浸沒式液冷技術(shù)逐漸成熟進(jìn)入加速推廣期，我們預(yù)計(jì)浸沒式液冷的滲透率由2022年的10%上升至2025年的30%，冷板式液冷的滲透率由2022年的90%下降至70%。

6）考慮到大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心液冷廠商的產(chǎn)品只覆蓋數(shù)據(jù)中心液冷基礎(chǔ)設(shè)施中的制冷系統(tǒng)、機(jī)柜系統(tǒng)等核心部分，故估算數(shù)據(jù)中心液冷市場規(guī)模時(shí)只考慮數(shù)據(jù)中心液冷基礎(chǔ)設(shè)施中制冷系統(tǒng)、機(jī)柜系統(tǒng)等核心部分的市場規(guī)模，不考慮布線系統(tǒng)、土建、外電、能評等其他配套部分。結(jié)合產(chǎn)業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)，假設(shè)冷板式液冷基礎(chǔ)設(shè)施的價(jià)值量約為10000元/ITkW，浸沒式液冷基礎(chǔ)設(shè)施的價(jià)值量約為15000元/ITkW。

7）考慮到未來數(shù)據(jù)中心液冷市場競爭逐步加劇以及技術(shù)逐漸成熟，液冷方案價(jià)格將呈逐年下降的趨勢；冷板式液冷技術(shù)目前更為成熟，未來價(jià)格的下降空間相對較小。我們假設(shè)冷板式液冷價(jià)值量逐年下降5%，浸沒式液冷價(jià)值量逐年下降10%。

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