数据中心液冷行业专题报告：护航数据中心走向绿色低碳精选版.docx

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1、中泰，苏仪、刘一哲）液冷的基本概念液冷技术分类液冷是一种以液体作为冷媒，利用液体流动将数据中心IT设备的内部元器件产 生的热量传递到设备外，使IT设备的发 热部件得到冷却，从而保证IT设备安 全运行的技术。液冷的优势：液冷具备超高能效、超高热密度，能够高效散 热，并且不受海拔、地域、气温等环境的影响。目前，液冷技术主要包括冷板 式液冷、喷淋式液冷和浸没式液冷技术三种。三种液冷技术对比冷板式液冷冷板式液冷是通过液冷板（通常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体）将发热器 件的热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体，通过冷却液体将热量带走 的一种散热形式。冷板式液冷系统主要由冷却塔、CDlK 一次侧&

2、二次侧液冷 管路、冷却介质、液冷机柜组成；其中液冷机柜内包含液冷板、设备内液冷管 路、流体连接器、分液器等。冷板式液冷作为非接触式液冷的一种，行业内具有10年以上的研究积累，在三 种主流液冷方案中技术成熟度最高，是 解决大功耗设备部署、提升能效、降低 制冷运行费用、降低TCO的有效应用方案。但冷板式液冷未能实现100%液体冷 却，因此存在机柜功耗低、液冷占比低时，节能收益不显著问题；且液冷板设 计需要考虑现有设备的器件布局，结构设计和实现的难度较大，标准化推进难 度大。三种液冷技术对比喷淋式液冷喷淋式液冷是面向芯片级器件精准喷淋，通过重力或系统压力直接将冷却液喷 洒至发热器件或与之连接的导热元

3、件上的液冷形式，属于直接接触式液冷。喷 淋式液冷系统主要由冷却塔、CDU、一次侧&二次侧液冷管路、冷却介质和喷 淋式液冷机柜组成；其中喷淋式液冷机柜通常包含管路系统、布液系统、喷淋 模块、回液系统等。喷淋式液冷同样实现了 100%液冷，其结构颠覆性也优于 浸没式液冷；但喷淋式液冷的节能效果差于浸没式液冷，且存在与浸没式液冷 相同的局限性问题。三种液冷技术对比一一浸没式液冷浸没式液冷是以冷却液作为传热介质，将发热器件完全浸没在冷却液中，发热 器件与冷却液直接接触并进行热交换的制冷形式。浸没式液冷系统室外侧包含 冷却塔、一次侧管网、一次侧冷却液；室内侧包含CDlK浸没腔体、IT设备、 二次侧管网和

4、二次侧冷却液。使用过程中IT设备完全浸没在二次侧冷却液中，因此二次侧循环冷却液需要采用不导电液体，如矿物油、硅油、氟化液 等。液冷发展历程根据液冷服务器的发展历史看，国外公司里IBM于1967年率先实现了首台冷水 冷却系统计算机SyStem360。虽然中国的液冷行业发展相对较晚，但其技术后 来居上。20年中科曙光开创了中国液冷行业的先河。在后续5年中，华 为、浪潮信息等和包括中科曙光在内的中国厂商逐渐布局市场并开始大量生 产。2019年至今，各大厂商的液冷技术 亦突飞猛进。中国液冷服务器市场规模于2027年有望达89亿美元随着数据中心绿色化发展成为趋势、人工智能领域竞争加剧带来高性能算力需 求

5、飞跃式增长，液冷服务器市场近年来在中国迎来爆发式增长。根据IDC的 数据，2022年中国液冷服务器市场规模达10.1亿美元，同比增长189.9%。2023年中国液冷服务器市场仍将 保持快速增长，市场规模也预计将达15. 1亿 美元。到2027年，中国液冷服务器市场规模有望达到89亿美元。国内液冷服务器竞争格局：曙光领先，华为、阿里等紧密追随国内以中科曙光为首的厂商已经积累了一定的商业化经验，基于产品营收、市 占率、客户反馈等指标，中科曙光为市 场的重要领导者，华为、阿里、联想紧 随其后，IBM中国位于可期待者位置。中国液冷服务器行业具有较高的技术壁垒，先进入者具备先发优势。目前国内 主要厂商在

6、液冷技术方面还处于试验或 初步应用阶段，市场竞争格局尚未明 确。止匕外，由于国内对数据安全的保护，在数据中心基础设施供应上存在一定 的 地域壁垒。因此，国外厂商进入中国市场或较为困难。液冷行业发展驱动力数据量激增驱动算力需求不断升级全球数据总量和算力规模高速增长。据IDC数据显示，2022年全球数据圈数据 量规模达到103. 66ZB,中国数据量规模 将从2022的23. 88ZB增长至2027年 的76.6ZB, CAGR达到26.3%,增速有望位列全球第一。根据IDC预测，未来3 年全球新增数据量将超过过去30年之和，数据激增将使数据存储、传输和处 理的所需算力呈现指数级增长。算力智能化升

7、级成为趋势，智能算力成为算力增长的主要动力。海量复杂数据 处理需求对于算力提出了更高的要求，需要更强大、更高效的计算资源来支持 人工智能应用的发展。在此趋势下，算力基础设施加快建设，成为支撑数字经 济发展的“重要底座”，数据能力和算力需求循环增强。IDC预测，中国智能算力规模将持续高速增长，预计2027年 将达到17.4EFL0PS, 2022-2027年 CAGR33. 9%o数据中心市场规模持续扩大作为新基建的一项重要工程，近年来，随着人工智能与数据应用产业链快速发 展，我国数据中心建设持 续提速，数据中心机架数量稳步增长。按照标准机架 2.5kW统计，2021年我国在用数据中心机架数量达

8、520万架，其中，大型规模 以上机架数量增长更为迅速，达到420万架，占比80%。截止2022年年底，我 国数据中心总机架数量近600万架，位居世界前列，预计2023年中国数据中心 机架数量将达到776万架，届时数据中心市场规模也将达到2470. 1亿元。政策引导与支持：国家层面加速推动数据中心绿色化、节能化发展国家层面，数据中心绿色化、节能化发展加速推进。在落实节能降碳方面，政 策明确要求到2023年底新建大型 及以上数据中心PUE降低到L 3以下；到 2025年全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到L 3以下，国 家枢纽节点进一步降到L 25以下，绿色低碳等级达到4A级以上。电信

9、运营商提出数据中心液冷三年愿景作为数据中心行业的领军者，三大运营商在数据中心液冷技术的探索与应用上 也走在行业前列。2023年6月，三大运 营商联合发布了电信运营商液冷技 术白皮书（2023年），共同提出了液冷应用上的三年愿景及规划。三年愿 景总体目标：共同联合产学研上下游，凝聚行业合力、强攻关、构生态、拓应 用，强化原创性、引领型关键核心技术攻关，全力打造高水平液冷生态链；构 筑开放生态，推进液冷机柜与服务器解耦，引领形成统一标准，既要降低PUE（数据中心电能利用效率），又要获取最低TCO （全生命周期成本）；发挥规 模优势，大力拓展应用。液冷行业主要公司概况新华三：ALL in GREEN

10、引领基础设施绿色发展新华三技术有限公司成立于2003年，目前为紫光集团旗下的重要基础设施企 业，拥有计算、存储、网络、安全等完整 的数字化基础设施提供能力，能够提 供云计算、大数据、大互联、大安全、大安防、物联网、边缘计算、人工智 能、区块链在内的一站式数字化平台解决方案。同时，新华三也是HPE服务 器、存储和技术服务的中国独家提供商。在液冷方面，新华三为用户提供液冷 全生命周期服务，其解决方案从基础设施到统一运维，打通液冷全产业链，助 推 液冷标准化的进程，实现液冷技术全场景覆盖。2023年，新华三在2023领 航者峰会上提出ALL in GREEN战略。20182022年，新华三营收从29

11、7. 92亿 元增至498.10亿元，期间CAGR为13. 71%；归母净利润从24. 90亿元增至 37. 31 亿元,期间 CAGR 为 10. 65%o浪潮信息：持续践行All in液冷”战略，积极推动液冷标准化体系建设浪潮信息是国内领先的服务器制造企业，专注于为客户提供先进的云计算、大 数据、边缘计算等计算产品和解决方案。液冷方面，早在2016年，浪潮信息 即开始在液冷领域积极布局。公司持续践行“AU in液冷”战略，全栈布局 液冷，发布全栈液冷产品，并提供液冷数据中心全生命周期整体解决方案。浪 潮建成了亚洲最大液冷研发生产基地一一天池并投入使用，基地年产能达10万 台，实现了业界首次

12、冷板式液冷整机柜的大批量交付，帮助用户数据中心PUE 降低至1.1以下，整体交付周期在5-7天之内。浪潮信息还不断推动完善数据 中心的液冷标准化体系，目前浪潮信息已拥有300多项液冷技术领域核心专 利，已参与制定与发布10余项冷板式/浸没式液冷相关设计技术标准，并联 合牵头立项关于冷板式液冷核心技术的4项标准。中科曙光：国内服务器液冷先行者，拓展液冷存储市场，打造存算一栈式液冷 方案中科曙光是国内领先的高端服务器生产商。公司高端服务器产品全栈自研，拥 有大规模部署实践；不断开拓算力服务 业务，通过全国一体化算力服务平台加 速海量复杂行业应用创新与落地，为国内多个大模型提供算力支持。液冷方 面，

13、曙光液冷技术早于20年便开始探索，历经“冷板式液冷技术”、“浸没 液冷技术”和“浸没相变液冷技 术”三大发展阶段，于2016年率先在全国开 始浸没式液冷服务器大规模应用的研发，2019年实现全球首个大规模浸没相 变液冷项目的商业化落地。截至2020年，曙光拥有液冷核心专利近50项，部 署的液冷服务器已达数万台，居国内市 场份额之首。2022年月9日，中 科曙光发布了业界首款液冷存储一一曙光ParaStor液冷存储系统，将液冷技 术与存储技术深度结 合，填补了存储领域液冷产品的空白，并可与液冷服务器 形成“存算一栈式”液冷方案。依米康：战略转型加快推进，持续聚焦绿色算力服务依米康成立于2002年

14、是数字基础设施全生命周期绿色解决方案服务商。成立 之初依米康主要为数据中心和精密环境 提供关键制冷设备，后续公司紧抓信息 化发展趋势，至今已发展为数字基础设施全生命周期绿色解决方案服务商。公 司业务板块包括关键设备、智能工程、软件业务、智慧服务，对应算力基础设 施全生命周期各个节点，从算力基础 设施的顶层设计、到总包建设、温控系统 等关键设备供应、再到算力基础设施运维环境监测服务，均可提供全方位的方 案设计及服务。经营业绩方面，公司近年来正在进行新一轮战略转型，同时公 司持续剥离非主营业务资产，致使公司近年在营收和利润端表现承压。不过随 着公司持续聚焦主营主业，公司来自信息数据领域的产品收入

15、占比在2020年以 后进入新的高占比水平，后续公司将集中更多优势资源，持续聚焦液冷、温控 等领域，在产品与市场上加快拓展。报告节选：1.1.1液冷技术分: 液冷是一种以液体作为7 热部件得到冷却，从而彳 液冷的优势：液冷具备X 目前，液冷技术主要包;图表：液冷技术分类液冷技术1,2三种液冷技 冷板式液冷是通过液冷W 的冷却液体，通过冷却， 管路、冷却介质、液冷力 冷板式液冷作为非接触: 解决大功耗设备部署、4却,因此存在机柜功耗4 设计和实现的难度较大,图表：冷板式液冷系1,2三种液冷技 浸没式液冷是以冷却液彳 制冷形式。浸没式液冷; 二次侧管网和二次侧冷二 液体，如矿物油、硅油、 按照热交换

16、过程中冷却7单相浸没式液冷：作为， 依靠物质的显热变化传G 两相浸没式液冷：作为， 相较传统风冷和冷板式 液冷也存在器件选型局F 图表：浸没式液冷系统原理图（左为单相浸没它卜仙1.1.2三种液冷技J喷淋式液冷是面向芯片2 的液冷形式，属于直接4 淋式液冷机柜组成；其，喷淋式液冷同样实现了 1 在与浸没式液冷相同的 图表：喷淋式液冷系1.1.2三种液冷技图表：数据中心液冷方式对比接触方式改造成本 可维护性空间利用率兼容性冷却效果中泰证券Zhongtai securities1.2液冷发展历程根据液冷服务器的发展）虽然中国的液冷行业发） 华为、浪潮信息等和包; 亦突飞猛进。图表：国内外液冷行业发展

17、历程国外发展历程）1.3液冷服务器产 液冷产业生态涉及产业专 上游主要为产品零部件; 品供应商； 中游主要为液冷服务器、 下游主栗包括三家电信士 息、互联网、政府、金I 图表：液冷J1.4中国液冷服务 随着数据中心绿色化发1 在中国迎来爆发式增长C 根据IDC的数据，2022J 保持快速增长，市场规才 图表：中1.4中国液冷数据 与风冷配合，中国液冷名 技术不会被液冷完全取4 2019年液冷数据中心主 业对数据中心液冷的需。25.0%,电信行业将达专 模有所下降。预计2025 政务为代表的其他业务J图表：2C100% 2.1.1数据量激增工全球数据总量和算力规7 将从2022的23.88ZB增

18、 球新增数据量将超过过二算力智能化升级成为趋; 需要更强大、更高效的1 济发展的“重要底座”， 将达至 Ulll7.4EFLOPS,图表：全球数据量规模及预测（单位：2中国 北300 250 -2.1.2 AlGC跨越式 随着模型与算法不断演士 系列生成式大模型的出孑 训练侧：GPT-3模型参溥 3640天）0 GPT-4参数之 要训练90-100天。 推理侧：以GPT-3为例，图表：20182023年国内外大模型参数量演进情Z发布年份机构模型名称参数量2018Alien Institute for AlELMoOJ2018OpenAIGPT-11.2018谷歌BERT3.2019百度ERNI

19、E1/2.2数据中心的能: 随着数据中心数量与 心用电量2166亿度， 凸显，具体而言： 整体层面传统教 耗电量约占全国用电一 同时，传统数据中心- 2022年全球范围数据 即以制冷为主的其他: 微观层面计算密. 冷方式已无法满足高 高芯片和系统的能效, 最新发布的部分CPU2.3.2地方政策:图表：地方数据中心政策梳理文件地方力审关于印发进一步加强数据中心小节能审查若干规定的通知上海市数据中心建设导则,选 关于推进本市数据中心健康有 容展的实施意见新型数据中心“算力浦江”行 划（2022-2024年）2.4电信运营商提 作为数据中心行业的领二 营商联合发布了电信S 三年愿景总体目标：共1 心

20、技术攻关，全力打造7 低PUE （数据中心电能 推进节奏上，三大运营. 2023年：开展技术验证 2024年：开展规模测试 到2025年，开展规模应 应用的高质量发展格局,图表：电信运营商2.5液冷行业发展业场冷成低、业演为 行市液不较液产在进 冷其国尚度却响尚演 液，我态程冷影构已 国术前生化、，架器 我技目业范备争统务 ，热，产规设竞系服 前散过冷品器制冷家 目代不海产务限渡厂高品 较产 仍冷 本液 成响 统影 系将7 页) 石是 液问中泰证券Zhongtai securities3.1 新华三：ALL 新华三技术有限公司成. 的数字化基础设施提供彳 区块链在内的一站式数 在液冷方面，新华

21、三为. 液冷标准化的进程，实; 2018-2022年，新华三W 亿元，期间CAGR为10.图表：新华三20182022年营收及增速营业收600 -I500 -25.32%3.1新华三的液冷, 目前，新华三提供冷板; 冷板式：通用计算、异才 浸没式：极致PUE场景7 在解决方案形式上，新二图表：新华三一体化解决方案图示ICT设备运维管理(基础架构自研数据中H3.2 浪潮信息：持 浪潮信息是国内领先的月 液冷方面，早在2016年 公司持续践行“All in液 浪潮建成了亚洲最大液/ 柜的大批量交付，帮助J 浪潮信息还不断推动完W 制定与发布10余项冷利 图表：浪潮信息20182022年营收与利；营

22、业收入归母净利;800 1700 -600 - frr少516.53/.3.3中科曙光:国内 中科曙光是国内领先的， 业务，通过全国一体化; 液冷方面，曙光液冷技7 术”三大发展阶段，于: 相变液冷项目的商业化弓 场份额之首。 2022年11月9日，中科出合，填补了存储领域液， 图表：中科曙光20182022年营收与利力140 营业收入归母净:1203.4依米康：战略.依米康成立于2002年， 提供关键制冷设备，后？ 公司业务板块包括关键3 设施的顶层设计、到总E 方案设计及服务。经营业绩方面，公司近二润端表现承压。不过随7比水平，后续公司将集I 图表：依米康20182022年营收及利润W16 1412 -归母净营业收入10 -精选【】。J