液冷专题报告:AI助推液冷行业步入新时代-西南证券

液冷技术通过使用高比热容的液体作为冷却介质,相比风冷技术在多个方面表现出色。在散热能力上,液冷可以有效降低芯片温度, 减少PUE(电源使用效率)至1.2以下,而风冷的PUE值一般为1.5-1.8。此外,液冷还能够显著降低噪音,并且在高密度计算应用中提 供更高的空间利用率,建设成本和选址限制也更少。随着单机柜功率需求的上升(如达到30kW以上),液冷逐渐成为数据中心的主流 冷却技术。

随着液冷技术的不断成熟和市场需求的增加,市场空间不断扩大。液冷技术应用正在快速推进,电信运营商和互联网厂商积极推动市 场需求。液冷服务器的招标比例持续上升,全球和中国的液冷市场增长迅速,预计到2030年全球市场将达到213亿美元( Market to Market数据),中国市场到2027年将达到45亿元(国家互联网信息办公室数据)。市场竞争激烈,主要由英维克、Vertiv、华为等公 司主导。液冷产业链已经形成从零部件到服务器的完整生态。

芯片功率提升、国家PUE标准趋严、AI服务器市场的快速增长驱动液冷行业发展。英伟达率先在2024年发布最大功耗可达1200W的 B200芯片,芯片功率的持续提升将带动液冷技术的应用需求。其次,随着国家PUE标准的趋严,液冷技术能够将PUE值降低到1.2以下,更符合绿色数据中心的要求。此外,2023年液冷服务器在全球AI服务器出货量中占比达到45%(IDC数据),AI服务器市场的快速增 长有望使液冷解决方案成为未来数据中心的主流选择。

当前数据中心制冷技术以风冷为主。风冷是将空气作 为冷媒,把服务器主板、CPU等散发出的热量传递给 散热器模块,再利用风扇或空调制冷等方式将热量吹 走,这也是散热系统消耗数据中心近半电力的主因。 风冷包括直接空气自然冷技术和间接空气自然冷技术。这两种风冷技术效率都比较高,但对环境和安装要求 较高,会对IT设备造成损耗降低可靠性。

液冷是一种新型散热方式。2023年液冷的渗透率约为 5%。液冷通过外部冷却水或冷冻水系统实现系统换热,具体是使用高比热容的液体作为传热工作介质来满足IT 设备(如服务器)的冷却需求。目前,基于液冷技术 的主流方案包括冷板式液冷和浸没式液冷两种,喷淋 式液冷方案国内实施较少。对比风冷,液冷在热换介 质、驱动部件、散热能力、节能降耗、噪音、建设成 本和选址上优势更为明显。考虑到从PUE指标来看, 风冷技术的均值为1.5-1.8,液冷技术可以将PUE指标 降至1.2以下,满足当前绿色数据中心的要求。

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