数据中心进入液冷时代,制冷革新减耗“东数西算”_29页_3mb
报告摘要
北交所研究团队:数据中心液冷技术发展分析
核心内容
随着数据中心算力需求的快速提升和“双碳”政策的推动,数据中心正加速向液冷技术转型。液冷技术在散热效率、能耗控制、空间利用等方面优于传统风冷技术,尤其在15kW/柜以上场景下具备显著的经济性优势。浸没式液冷技术能够将PUE降至1.2以下,成为未来数据中心基础设施建设的主流方向。
主要观点
- 政策驱动:国家发改委、工信部等相关部门推动数据中心绿色低碳发展,要求新建大型、超大型数据中心平均PUE低于1.3,国家枢纽节点低于1.25。同时,多地政府相继出台政策支持数据中心绿色发展。
- 技术优势:液冷技术具备更高的能源利用率、空间利用率、节能降噪等优势,可有效降低数据中心PUE,适应高密度服务器散热需求。
- 市场前景:预计2025年我国液冷数据中心基础设施市场规模将达245.3亿元,其中浸没式液冷占比将提升至41%。全球数据中心平均功率预计达到25kW,液冷技术将成为数据中心散热“革命”的关键。
- 竞争格局:国内液冷厂商如曙光数创、浪潮信息、华为、阿里云、英维克、宁畅等已掌握核心技术并实现商业化应用,而国外尚未形成明显的龙头厂商。
关键信息
1. 液冷技术概述
- 定义:液冷技术是利用液体作为冷媒,实现对IT设备的高效散热,分为冷板式和浸没式两种。
- 优势:
- 节能:液冷系统可将数据中心PUE降至1.2以下,相比风冷节能30%以上。
- 降噪:由于无风扇系统,噪音显著降低。
- 空间利用:减少空调系统和冷热通道封闭设施,提高单位空间的服务器部署密度。
- 适应性强:不受地理环境限制,适用于高海拔地区,且可回收余热用于周边设施。
2. 市场现状与增长逻辑
- 市场增长:2021年我国单机柜功率在10kW以上的数据中心市场规模增速超过10%,其中30kW以上增速达31%。
- 全球趋势:2020年全球数据中心平均功率密度为5-9kW/柜,预计到2025年全球数据中心平均功率将提升至25kW。
- 技术演进:数据中心经历了从电子管、晶体管到集成电路、云计算等多个发展阶段,当前正向高密度、绿色节能方向发展。
- 市场规模:预计2025年中国数据中心基础设施市场规模将达461亿元,液冷基础设施市场规模达245.3亿元。
3. 液冷技术应用
- 典型应用:液冷技术已在阿里云、中科曙光、浪潮信息、华为、英维克、宁畅等多个企业数据中心中得到应用。
- 应用案例:
- 阿里云的“仁和数据中心”PUE低至1.09,年节省3000万度电。
- 中科曙光的“硅立方液体相变冷却计算机”PUE低至1.04,单机柜功率密度达160kW。
- 浪潮信息的“天枢”液冷整机柜服务器已在京东云数据中心规模化部署。
- 华为的FusionServer Pro全液冷系统可将PUE降至1.05。
- 宁畅推出业内首个全系统定制液冷方案,PUE降至1.2以下,单芯片散热可达500W。
4. 国内主要液冷厂商业务情况
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曙光数创:
- 作为中科曙光子公司,推出C7000和C8000系列液冷产品。
- C8000产品实现PUE<1.05,已应用于多个国家级科研项目。
- 2021年浸没式液冷产品收入3.33亿元,占比达82%,毛利率维持在40%以上。
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浪潮信息:
- 推出全栈液冷产品,涵盖通用、高密度、AI服务器等。
- 与京东云合作推出天枢(ORS3000S)液冷整机柜服务器,实现业界首次冷板式液冷整机柜大批量交付。
- 2022年天池液冷数据中心研发生产基地投产,年产能达10万台。
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华为:
- 推出FusionServer Pro冷板式全液冷系统,适用于高功耗密度服务器部署。
- 产品包括E9000和X6000,单机柜最大散热能力达65kW,PUE可降至1.05。
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阿里云:
- 推出行业首款单相浸没式液冷解决方案—磐久Immersion DC 1000,PUE可达1.09。
- 提供液冷边缘集装箱解决方案,适用于边缘数据中心部署。
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英维克:
- 推出Coolinside全链条液冷解决方案,实现单机柜200kW的批量商用。
- 产品涵盖冷板式和浸没式,采用绝缘冷却液作为载冷剂。
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宁畅:
- 推出业内首个全系统定制液冷方案,采用NVIDIA液冷HGX A100 NVLink平台。
- 产品包括液冷AI、通用、高密度服务器,PUE降至1.2以下,噪音低于50分贝。
风险提示
- 市场竞争风险:随着液冷技术的普及,市场竞争将加剧。
- 美国对华芯片制裁风险:芯片技术受制于国外,可能影响液冷技术发展和应用。
图表与数据
- 图1:2021年国家发改委发布数据中心PUE目标。
- 图3:数据中心基础设施分为风冷和液冷。
- 图14:数据中心发展经历了三个阶段。
- 图16:预计2022年全球数据中心市场规模达747亿美元。
- 图32:预计2025年中国液冷数据中心市场规模达1283亿元。
- 图33:预计2025年中国液冷数据中心产品规模达245亿元。
- 图34:预计2025年浸没式液冷数据中心基础设施占比达41%。
结论
液冷技术正成为数据中心绿色发展的关键,尤其在高密度、高能耗场景中具有明显优势。随着政策推动和技术成熟,液冷数据中心基础设施市场将快速增长,国内厂商在技术积累和市场应用方面占据领先地位,未来有望形成龙头格局。
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