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液冷服務器全面爆發(fā)!數(shù)據(jù)中心關鍵趨勢,龍頭強者恒強

當前全球AI智算需求高速增長,高密、高算力等多樣性算力基礎設施持續(xù)發(fā)展,推動制冷新需求。同時,在“雙碳”背景下,政府部門對數(shù)據(jù)中心PUE(電能利用效率)要求越來越高。

液冷服務器在技術、政策和需求的帶動下迎來強勁的驅(qū)動力。

IDC數(shù)據(jù)顯示2022年中國液冷服務器市場規(guī)模達72億元,yoy +190%,未來5年CAGR有望達57%。#液冷##服務器##數(shù)據(jù)中心#

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液冷行業(yè)概覽

液冷技術的出現(xiàn),相較于風冷系統(tǒng)其從根本上改善了主設備的散熱形式,更能滿足高密機柜、芯片級精確制冷,具有更節(jié)能、更節(jié)地、噪聲低等優(yōu)點。

但當前液冷技術尚存在生態(tài)不完善、投資成本高等問題。各家產(chǎn)品形態(tài)各異,產(chǎn)品規(guī)范化程度較低,機柜與服務器深度耦合,尚無統(tǒng)一接口標準,難以標準化、規(guī)?;茝V應用。

由于零部件精密度、材料工藝要求更高,因此液冷系統(tǒng)初期成本比風冷更高。

數(shù)據(jù)中心液冷原理圖:

從液冷技術來看,主要細分為冷板式液冷、浸沒式液冷和噴淋式液冷。

技術路線選擇方面,冷板式液冷與單相浸沒式液冷各有優(yōu)劣,生態(tài)均需完善,兩者演進均尚需時日,未來一定時間內(nèi)將并存發(fā)展,為當前業(yè)內(nèi)發(fā)展主流。

目前國內(nèi)高密度的云數(shù)據(jù)中心以及智算中心主要以冷板式液冷為主,超算中心主要以浸沒式液冷為主。

浸沒式液冷是一種完全將服務器浸泡在冷卻液中的散熱技術,其中所有的發(fā)熱元件熱量直接傳遞給冷卻液,通過冷卻液循環(huán)流動或蒸發(fā)冷凝相變來進行散熱。

浸沒式液冷可以進一步分為單相浸沒式液冷和相變浸沒式液冷兩種方式,其中單相浸沒式液冷采用冷卻液循環(huán)流動的方式進行散熱,而相變浸沒式液冷則通過冷卻液的相變來實現(xiàn)散熱,控制要求更高。

相較于冷板式和噴淋式,浸沒式液冷是直接接觸的制冷方式,更大程度利用液體的比熱容特點,制冷效率更高。

未來,考慮到對服務器改變形態(tài)的大小以及綜合成本等,在服務器熱力密度為15-20KW階段,冷板式液冷對于服務器的形態(tài)變化相對較小、冷卻液環(huán)節(jié)占比較低,環(huán)保等方面有望優(yōu)先采用。

隨著數(shù)據(jù)中心算力需求的提升和降低PUE值政策的推進,浸沒式液冷的滲透率有望不斷提升。

液冷產(chǎn)業(yè)鏈

液冷產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚不成熟,還需上下游協(xié)同推進。

目前業(yè)內(nèi)還沒有服務器與機柜的統(tǒng)一接口規(guī)范標準,由于機柜與服務器需要深度耦合,而各家服務器設備、冷卻液、制冷管路、供配電等產(chǎn)品形態(tài)各異,不同廠家產(chǎn)品接口不同、不能互相兼容,勢必限制競爭,影響產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展,因此需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同推進。

液冷產(chǎn)業(yè)生態(tài)涉及產(chǎn)業(yè)鏈上中下游,包括上游的產(chǎn)品零部件提供商、中游的液冷服務器提供商及下游的算力使用者。

液冷產(chǎn)業(yè)鏈:

液冷市場格局

全球液冷市場方面,谷歌、微軟、英特爾、IBM、HP等公司已經(jīng)在液冷技術領域有所布局。

英偉達明確未來逐步切換液冷方案以適配HGX平臺。

Supermicro推出適配英偉達HGXH100的液冷服務器方案。據(jù)Supermicro數(shù)據(jù),使用液冷可以幫助IDC節(jié)省40%的電力。

Supermicro下一代AI服務器液冷方案:

液冷行業(yè)具有較高的進入壁壘,包括技術壁壘、人才壁壘和客戶認證壁壘。

液冷數(shù)據(jù)中心基礎設施產(chǎn)品的研發(fā)和制造涉及冷卻技術、制冷系統(tǒng)設計及仿真技術、溫濕度解耦控制算法等多項技術領域,要求企業(yè)具備成熟、深入的技術積累。

出于安全性、穩(wěn)定性等考慮,企業(yè)客戶在選擇液冷數(shù)據(jù)中心基礎設施供應商時通常需要進行嚴格的資質(zhì)驗證。另一方面,客戶在與液冷數(shù)據(jù)中心基礎設施供應商建立生產(chǎn)配套關系后,傾向于維持與現(xiàn)有技術供應商的合作,不會輕易更換主要供應商,因此先進入者具有先發(fā)優(yōu)勢。

國內(nèi)市場中,部分企業(yè)經(jīng)過多年的技術積累和沉淀,已經(jīng)展現(xiàn)出較為明顯的技術優(yōu)勢和市場先發(fā)優(yōu)勢,未來行業(yè)內(nèi)有望形成龍頭廠商占據(jù)主要市場份額的競爭格局。

據(jù)信通院《中國液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》對于中國液冷數(shù)據(jù)中心廠商競爭力的研究,基于產(chǎn)品營收、市占率、客戶反饋等指標,中科曙光、浪潮信息為市場的領導者,華為、阿里巴巴、聯(lián)想、英維克、高瀾股份、維諦技術、廣東合一、寧暢等緊隨其后。

IDC發(fā)布的《2022年中國服務器市場跟蹤報告》顯示:浪潮信息穩(wěn)坐頭部,第二名為新華三(紫光股份旗下),此外超聚變(原華為)和中興通訊份額提升明顯,當前頭部服務器廠商包括中科曙光、工業(yè)富聯(lián)等均有液冷技術布局。

2022年,浪潮將“All In液冷”納入公司發(fā)展戰(zhàn)略中,全棧布局液冷,實現(xiàn)服務器全產(chǎn)品線支撐液冷,并進一步升級液冷智算中心解決方案,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心PUE<1.1。目前,浪潮信息已擁有100多項液冷技術領域核心專利,并已參與制定數(shù)據(jù)中心液冷相關設計的技術標準和測試規(guī)范。

中科曙光子公司曙光數(shù)創(chuàng)是浸沒相變液冷領軍企業(yè),冷板液冷數(shù)據(jù)中心基礎設施產(chǎn)品-C7000系列是國內(nèi)首款量產(chǎn)的冷板液冷數(shù)據(jù)中心基礎設施產(chǎn)品及服務器冷板散熱套件。截止2022年,冷板產(chǎn)品已經(jīng)迭代至第四代產(chǎn)品。22年IPO募集資金近2.3億元用于液冷數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品升級及產(chǎn)業(yè)化研發(fā)項目。


工業(yè)富聯(lián)在今年4月第六屆數(shù)字中國建設峰會上,展出了其最新的2U液冷服務器,Tethys高性能高密度浸沒式模塊化服務器,基于第四代英特爾至強可擴展處理器設計的2U2N機構(gòu)式服務器,采用獨創(chuàng)模塊化架構(gòu)實現(xiàn)了靈活模塊布局。

在2023年算力創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇”上,中國移動、中國電信、中國聯(lián)通三家基礎電信運營企業(yè),邀請液冷產(chǎn)業(yè)鏈的相關代表企業(yè)共同面向業(yè)界發(fā)布了《電信運營商液冷技術白皮書》。

白皮書中倡議產(chǎn)業(yè)各方凝聚共識、加強協(xié)作,在技術、產(chǎn)業(yè)、生態(tài)等方面攻堅克難,解決當前液冷技術和產(chǎn)品在接口規(guī)范標準不夠完善、原創(chuàng)技術不夠成熟、產(chǎn)業(yè)生態(tài)不夠健全等系列問題。白皮書中還提到了未來三項重點工作:一是凝聚合力、加強合作。加強需求使用單位、生產(chǎn)企業(yè)、高校和研究單位的合作交流,建立協(xié)同發(fā)展機制,聯(lián)合攻關、聯(lián)合試點、聯(lián)合推廣。二是完善標準、推進生態(tài),推進接口統(tǒng)一及標準化。三是示范驗證、加快推廣。打造若干個試點示范,加快測試驗證,形成可復制、可推廣的經(jīng)驗和做法,推動液冷產(chǎn)業(yè)成熟與規(guī)模應用。

在新一輪人工智能浪潮爆和算力緊缺的背景下,產(chǎn)業(yè)鏈上下游各環(huán)節(jié)服務器廠商、運營商以及上游的供應商加速協(xié)同合作,有望推進液冷產(chǎn)業(yè)更進一步發(fā)展。

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