信息技术产业行业研究：AI+散热，站上新风口-20230421-国金证券-30页_2mb

行业深度研究报告总结：AI+散热，站上新风口

核心内容

随着人工智能（AI）的快速发展，数据中心的算力需求持续增长，推动了功率密度的显著提升。传统风冷散热技术已接近其功率上限，而液冷技术因其更高的吸热能力和节能优势，成为未来数据中心冷却市场的重要发展方向。当前，数据中心PUE指标的严格要求也加速了液冷技术的普及，尤其是冷板式和浸没式液冷技术。

主要观点

• AI带动算力升级：AI模型训练与推理的广泛应用，推动了数据中心功率密度的提升，从6-8kW/柜提升至12-15kW/柜，超算、智算中心甚至达到30kW以上。
• 液冷技术优势明显：液冷系统不仅在高功率密度场景下表现优异，还能显著降低PUE，提升数据中心整体能效。例如，冷板式液冷PUE普遍在1.1×，浸没式液冷PUE可低至1.0×。
• 液冷成本优势显现：虽然液冷初始投资较高，但随着功率密度提升，其建设成本和运营成本（OPEX）逐渐下降。例如，在10kW/机架功率密度下，风冷与液冷数据中心的投资成本大致相等，而随着功率密度翻倍，液冷可节省10%-14%的投资成本。
• 液冷市场增长潜力大：AI大模型训练与推理将带来显著的液冷市场增量，预计未来四年液冷市场年复合增速将超过60%。2023年液冷市场规模预计达41亿元，到2027年有望突破274.8亿元。
• 散热市场向液冷+芯片级演进：随着芯片功耗增加，散热需求向芯片级发展，液冷技术将逐步替代风冷，成为主流方案。

关键信息

1.1 AI等应用带动功率密度升高，风冷达到功率上限

• AI应用推动数据中心向高密度化发展。
• 风冷散热功耗上限约为800W，无法满足高密度需求。
• 液冷技术具备更高的吸热能力，水的热导率是空气的23倍以上，单位体积的热容量为4200 kJ/(m3·K)。

1.2 液冷降低能耗压力，满足数据中心能耗要求

• 多地对新建数据中心提出PUE限制在1.3以下，存量数据中心不高于1.4。
• 液冷可显著降低PUE，提升数据中心能效。
• 液冷可去除部分甚至全部IT设备风扇，降低服务器能耗4%-15%。

1.3 风冷VS液冷成本测算

• 风冷散热模块单机价值量在15-20美元，而液冷模块价值量更高。
• 制冷系统在数据中心CAPEX占比从15%提升至30%，价值量从0.98美元/W提升至1.83美元/W。
• 液冷数据中心建设成本与风冷相近，但随着功率密度提升，液冷具备明显成本优势。

投资建议

4.1 主线一：华为电气-艾默生系的专业第三方温控厂商

• 英维克：国内精密温控龙头，具备全链条液冷解决方案能力，2022年液冷收入同比增长四倍。
• 依米康：提供数据中心全生命周期解决方案，具备较强定制化能力与平台化布局。
• 华为数字能源：通过间接蒸发冷却技术替代传统冷冻水方案，AI-iCooling开启温控智能时代。

4.2 主线二：领先布局液冷技术的服务器厂商

• 中兴通讯：推出ICT液冷一体化方案，2022年在运营商服务器市场市占率第一。
• 浪潮信息：战略发展“All in液冷”，液冷产品实现全栈布局。
• 中科曙光：超算龙头，具备数据中心液冷领军能力。

4.3 主线三：提供包含芯片级散热的完整解决方案的供应商

• 双鸿科技：全球笔电散热龙头，积极布局高算力液冷方案。
• 健策精密：全球均热片主要供应厂商，深入车用、高速运算HPC、AI等领域。
• 富信科技：提供覆盖全产业链的解决方案，高端TEC逐步实现国产替代。
• 中石科技：热管理解决方案产品丰富，具备清洁能源技术布局。

推荐组合

• 英维克
• 中兴通讯
• 中科曙光（曙光数创）
• 浪潮信息
• 依米康
• 富信科技
• 中石科技

风险提示

• 人工智能发展不及预期
• 液冷技术导入不及预期
• 市场竞争加剧风险

技术路线与市场前景

• 冷板式液冷：技术成熟度高，目前占比约80%，未来有望逐步被浸没式液冷取代。
• 浸没式液冷：实现100%液体冷却，节能效果更优，但成本较高。
• 喷淋式液冷：适用于芯片级精准冷却，成本相对较低。
• 液冷市场预计未来四年将保持60%+的年复合增长率。

市场规模与增长预测

• 2023年液冷市场规模预计达41亿元，2027年有望突破274.8亿元。
• 全球服务器散热模块市场规模预计至2026年保持29%的复合增长率。
• 2026年全球服务器出货量预计为1877万台，其中水冷服务器占比预计达16.5%。

技术与产品发展趋势

• 芯片级散热技术将逐步普及，散热模组采用热管、均热板等材料，未来向3D Vapor Chamber发展。
• 液冷技术在数据中心建设中将发挥更大作用，特别是在高功率密度场景中。
• 风冷与液冷的性价比差异将随功率密度提升而缩小，液冷更具长期竞争力。

总结

AI驱动下，数据中心功率密度和算力需求显著提升，传统风冷技术面临性能瓶颈，液冷技术成为解决散热问题的首选。液冷不仅在节能方面表现突出，还能降低数据中心整体建设与运营成本。随着政策支持和市场需求增长，液冷行业有望快速扩张，相关厂商将受益于技术升级与市场渗透率提升。