液冷及冷却液行业深度报告：算力提升驱动液冷方案推广，氟化液迎来发展机遇-20230417-招商证券-21页_1mb

算力提升驱动液冷方案推广，氟化液迎来发展机遇

核心内容

随着人工智能、云计算、大数据和区块链等技术的快速发展，数据中心的算力需求持续增长，导致功率密度上升，对散热效率提出了更高要求。液冷技术因其低能耗、高散热、低噪声和低TCO等优势，正成为数据中心制冷的主流方案。预计到2025年，浸没式液冷数据中心将占液冷市场40%左右，市场规模有望超过千亿。冷却液作为液冷技术的关键材料，氟碳化合物因其良好的热物理性能、电绝缘性和化学稳定性，成为数据中心冷却液的首选。国内企业如巨化股份、新宙邦、润禾材料正加速追赶，尤其在3M等海外企业因环保原因退出PFAS生产后，国内市场迎来发展机遇。

主要观点

• 算力提升推动散热需求：数据中心服务器功率密度持续增长，传统风冷技术已难以满足高热密度场景的散热需求，液冷技术成为有效解决方案。
• 液冷技术优势明显：相较于风冷，液冷具有更低的能耗、更高的散热效率、更低的噪声和更低的总拥有成本（TCO）。
• 浸没式液冷前景广阔：浸没式液冷能够实现100%液体冷却，节能效果显著，尤其适用于超算和高性能计算场景。
• 氟化液性能优异：氟化液具有合适的介电常数、比热容、稳定性及安全性，是当前最常用于电子设备冷却的介质之一。
• 冷却液市场增长潜力大：随着数据中心建设加速，氟化液市场需求将快速提升，国内企业具备加速发展的条件。
• 国内企业加速发展：巨化股份、新宙邦、润禾材料等企业在氟化液研发和生产方面取得进展，逐步缩小与国外企业的差距。

关键信息

市场规模预测

• 2025年液冷数据中心市场规模：保守测算达1283.2亿元，乐观测算达1330.3亿元。
• 浸没式液冷市场规模：保守测算为526.1亿元，乐观测算为545.4亿元，占比将从2019年的18%提升至2025年的40%。
• 数据中心机架数量：2021年达520万架，预计2023年将超过800万架，年均增速约20%。

冷却液性能

• 氟化液：具有良好的导热性、电绝缘性、化学惰性和热稳定性，适用于单相和两相浸没式冷却。
• 其他冷却液：如矿物油、硅油等，存在易燃、易分解、稳定性差等缺点，不适用于高要求场景。
• 氟化液优势：无闪点、低毒性、高介电强度、良好的材料兼容性，适用于数据中心和半导体冷却。

国内企业进展

• 巨化股份：已开发出高性能巨芯冷却液，通过多项测试，性能与国外产品相当；投资建设年产5000吨冷却液项目，具备领先产能。
• 新宙邦：布局完整的氟化工产业链，旗下海斯福公司深耕有机氟精细化学品领域，生产多种电子氟化液产品。
• 润禾材料：具备一定的氟化液生产能力，可应用于数据中心和半导体领域。

风险提示

• 数据中心建设不及预期：可能影响液冷市场发展。
• 国家政策变动：可能对液冷技术推广和冷却液使用产生影响。
• 行业竞争加剧：国内企业面临较大的竞争压力。
• 安全环保风险：冷却液生产与使用需符合环保标准，存在一定的安全风险。

相关报告

1. 《招商化工行业周报2023年4月第3周》
2. 《招商化工行业周报2023年4月第2周》
3. 《电子特气行业深度报告》

图表目录

• 图1：机柜功率密度与制冷方式
• 图2：典型数据中心能耗占比
• 图3：数据中心制冷技术对应PUE范围
• 图4：风冷技术结构示意图
• 图5：风冷系统与液冷系统冷却方式对比
• 图6：液冷同比风冷散热能力（2MW机房）
• 图7：液冷同比风冷每年收益（2MW机房）
• 图8：液冷系统通用架构原理图
• 图9：2017-2023年中国数据中心在用机架数量及预测
• 图10：2017-2022年中国数据中心市场规模
• 图11：2019-2025年中国液冷数据中心行业应用结构
• 图12：2021-2025年中国电化学储能累计投运规模预测（MW）
• 图13：氟化液发展历程
• 图14：公司冷却液工艺简图

表格目录

• 表1：各数据中心城市PUE指标规定
• 表2：主流液冷方式原理图
• 表3：三种液冷方式的比较
• 表4：四种数据中心冷却方式效果评估表
• 表5：主流液冷方式示例
• 表6：2019-2025年中国液冷数据中心市场规模测算
• 表7：2019-2025年中国冷板式和浸没式液冷数据中心市场规模测算
• 表8：氟化液作为冷却相变介质性能优异
• 表9：冷却液类型、代表及性质特点情况
• 表10：典型沉浸式冷却液类型及使用场景
• 表11：几种典型的氟化冷却液的物化性质参数
• 表12：不同氟化液在相变浸没式冷却系统的工作性能参数
• 表13：国外部分公司生产的电子氟化液产品情况
• 表14：国内部分公司生产的电子氟化液产品情况