通信行业数字经济“算力网络”系列9:AI推动液冷从0到1,产业链共振迈入新技术周期_32页_2mb
报告摘要
AI推动液冷从0到1,产业链共振迈入新技术周期总结
核心内容概述
本报告分析了AI算力需求激增背景下,数据中心液冷技术的快速发展及其在产业链中的布局情况。随着芯片功耗和算力的同步提升,液冷技术成为解决PUE监管趋严、提升运营效率的重要手段。预计2025年国内IDC液冷市场规模将达132.8亿元,2028年将突破250亿元,其中AI服务器液冷市场占比显著提升。
主要观点
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芯片厂商加速液冷技术引入
- 后摩尔定律时代,芯片算力与功耗同步提升,推动液冷技术应用。
- Intel和NVIDIA等主流厂商已推出液冷散热方案,Intel在第四代至强处理器中引入液冷技术,NVIDIA在A100、H100系列中支持直接芯片液冷,提升能效和PUE指标。
- 液冷技术在芯片层面实现散热,提升数据中心整体能效。
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服务器厂商积极布局液冷产品
- 冷板式液冷对服务器改动较小,浸没式液冷对服务器和数据中心有更高要求。
- 中科曙光、中兴通讯、紫光股份、浪潮信息、宁畅等厂商均在液冷服务器领域有所布局,提供冷板式和浸没式等多种解决方案。
- 冷板式液冷技术已实现商业化,而浸没式液冷仍处于早期阶段,但逐步推进。
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第三方IDC企业推进液冷数据中心建设
- 主流IDC企业如润泽科技、光环新网、数据港、秦淮数据、万国数据、世纪互联等,已开始部署液冷数据中心。
- 冷板式液冷技术相对成熟,浸没式液冷需对数据中心进行重新设计,但正在加速推进。
- 部分企业已实现液冷数据中心的规模应用,PUE指标显著优于传统风冷系统。
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液冷温控供应商技术储备丰富
- 国内温控解决方案提供商如英维克、高澜股份、同飞股份、申菱环境、佳力图、网宿科技、银轮股份、飞龙股份、川润股份等,均在液冷技术上有所储备。
- 各公司根据自身技术优势,分别布局冷板式、浸没式等不同液冷方案,部分已实现项目交付和小批量供货。
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解耦交付模式成为液冷发展新趋势
- 解耦交付模式具备灵活性、可扩展性,有利于液冷技术的规模化应用。
- 该模式通过分离冷却系统与IT设备,提高部署效率和运维便捷性,是未来液冷技术的重要发展方向。
关键信息
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市场空间
- 2025年国内IDC液冷市场规模预计为132.8亿元,其中AI服务器液冷市场规模达100亿元。
- 2028年市场规模预计达250亿元,AI服务器液冷市场占比进一步扩大至212亿元。
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技术路径
- 冷板式液冷:对服务器改动较小,适用于现有架构,是当前主流方案。
- 浸没式液冷:对服务器和数据中心有较高改造要求,但散热效率更高,适合高功率场景。
- 两相浸没式液冷:传热效率更高,但设计复杂、成本高,技术仍处于发展阶段。
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产业链协同
- 芯片厂商(如Intel、NVIDIA)与服务器厂商(如中科曙光、中兴通讯、浪潮信息)紧密合作,推动液冷技术的开发与落地。
- 互联网厂商(如阿里、京东)和运营商(如中国移动、中国电信)也在加速液冷技术的应用与研发。
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液冷优势
- 能源效率显著提升,PUE值可降至1.1甚至1.05。
- 降低数据中心运行成本,提升算力密度,满足高算力需求。
重点企业布局
液冷温控解决方案供应商
| 公司 | 冷板式液冷 | 浸没式液冷 | 技术进展 |
|---|---|---|---|
| 英维克 | ✓ | ✓ | 与Intel合作,实现500MW项目交付 |
| 高澜股份 | ✓ | ✓ | 与GPU厂商合作,实现样件及小批量供货 |
| 同飞股份 | ✓ | ✓ | 与超聚变合作,推进液冷产品拓展 |
| 申菱环境 | ✓ | ✓ | 在中国移动南方基地完成测试 |
| 佳力图 | ✓ | ✓ | 掌握CPU液冷核心技术,加速客户合作 |
| 网宿科技 | - | ✓ | 与电信、戴尔合作,聚焦浸没式液冷研发 |
| 银轮股份 | - | ✓ | 集装式数据中心温控系统已签约 |
| 飞龙股份 | - | - | 电子水泵、油泵用于GPU冷却,已有项目量产 |
| 川润股份 | ✓ | - | 液冷技术储备,推进产品送样 |
服务器厂商
| 公司 | 液冷技术类型 | 产品亮点 |
|---|---|---|
| 中科曙光 | 冷板式、浸没式 | 推出液冷刀片服务器、液冷存储系统、液冷集装箱产品 |
| 中兴通讯 | 冷板式、浸没式 | 支持NVIDIA A100液冷GPU,PUE达1.1 |
| 紫光股份 | 冷板式 | 提供全栈液冷产品,包括AI液冷服务器 |
| 浪潮信息 | 冷板式 | 首推液冷整机柜服务器,节能效果显著 |
| 宁畅 | 冷板式、浸没式 | 推出支持第四代至强处理器的浸没式液冷服务器,PUE≤1.05 |
风险提示
- 算力投资不及预期
- 产业竞争加剧
- 液冷技术进展不及预期
投资建议
- 推荐关注企业:英维克、高澜股份、同飞股份、申菱环境、佳力图、网宿科技、银轮股份、飞龙股份、川润股份、中科曙光、中兴通讯、紫光股份、浪潮信息、宁畅等。
- 投资评级:维持“推荐”评级,关注TMT及中小盘、通信行业。
市场趋势与前景
- 随着AI大模型训练、高性能计算等需求的上升,液冷市场将持续增长。
- 2025年全球数据中心单机柜功率预计突破25kW,推动液冷技术更广泛采用。
- 解耦交付模式将提升液冷系统的灵活性与部署效率,是未来技术发展的重要方向。
图表与数据支持
- 图1:数据中心各环节液冷技术布局
- 图2:Intel CPU液体冷却示意
- 图3:Intel液冷板示例
- 图4:Intel与Sumber浸没式液冷系统
- 图5:NVIDIA A100/H100液冷技术
- 图6:液冷A100 GPU相较于风冷的优势
- 图7:两级热管液冷服务器结构
- 图8:水冷+热管液冷服务器
- 图9:CPU与热管热交换示意图
- 图10:芯片冷板液冷服务器
- 图11:液冷刀片服务器模型
- 图12:曙光数创浸没式液冷原理
- 图13:曙光ParaStor液冷存储系统
- 图14:曙光数创液冷集装箱产品
- 图15:中兴通讯冷板式液冷系统架构
- 图16:中兴通讯ICT液冷一体化方案
- 图17:中兴通讯液冷解决思路
- 图18:中兴R4900LC G5液冷服务器
- 图19:新华三液冷一体化解决方案
- 图20:宁畅B5000G4LP液冷CDU
- 图21:冷板式液冷数据中心整体链路
- 图22:冷量分配单元热交换原理
- 图23:供回液歧管结构
- 图24:快换接头结构
- 图25:直连式管路
- 图26:环形管路
- 图27:冷板式液冷一次侧自然冷却系统
- 图28:冷塔+水冷冷机+板换系统
- 图29:风冷冷水机组
- 图30:闭式冷却塔/干冷器
- 图31:开式冷却塔
- 图32:浸没式液冷系统结构简图
- 图33:单相浸没式液冷系统
- 图34:两相浸没式液冷系统
- 图35:GRC维也纳科学集群卧式系统
- 图36:中科曙光硅立方立式系统
- 图37:全球数据中心单机柜功率变化
- 图38:机柜功率密度与散热方式匹配
- 图39:阿里云浸没式液冷模块
- 图40:阿里巴巴张北数据中心液冷系统
- 图41:阿里云磐久ImmersionDC1000系列
- 图42:华为FusionServer系列
- 图43:华为FusionServer Pro系列
- 图44:三大运营商液冷技术三年愿景
- 图45:中国移动呼和浩特冷板式液冷测试
- 图46:中国移动5G基站单相浸没式液冷试点
- 图47:中国电信5GBBU机柜液冷试点
- 图48:中国电信广州数据中心冷板式微模块试点
- 图49:一体化交付与解耦交付方案
- 图50:盲插解耦交付方案示例
- 图51:通信行业历史PE Band
- 图52:通信行业历史PBBand
市场预测与技术趋势
- 液冷市场增长:预计2025年国内液冷市场规模将达132.8亿元,2028年达250亿元。
- 技术演进:从冷板式液冷向浸没式、两相浸没式等更高效技术演进,解耦交付模式成为主流。
- 应用场景:液冷技术将广泛应用于AI训练、高性能计算、数据中心等高算力场景,提升整体运营效率。
行业规模与数据
| 指标 | 数值(只) | 占比% |
|---|---|---|
| 股票家数 | 189 | 3.8 |
| 总市值 | 30278 | 3.6 |
| 流通市值 | 21768 | 3.1 |
未来展望
- 液冷技术将在数据中心产业链各环节持续渗透,推动行业从风冷向液冷转型。
- 随着AI服务器需求增长,液冷市场规模将保持高速增长,预计2028年突破250亿元。
- 解耦交付模式和模块化设计将提升液冷系统的部署效率和运维便利性,推动液冷技术的规模化应用。
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