数字经济专题报告之十五：算力加速升级时代，液冷技术布局时机

证券研究报告|行业点评报告 2023年02月19日 数字经济专题报告之十五：算力加速升级时代，液冷技术布局时机 评级及分析师信息 行业评级：推荐行业走势图 5%-1%-7%-13%-18% -24% 2022/022022/052022/082022/112023/02 通信沪深300 分析师：宋辉邮箱：songhui@hx168.com.cnSACNO：S1120519080003联系电话：分析师：柳珏廷邮箱：liujt@hx168.com.cnSACNO：S1120520040002联系电话： 通信行业 1、目前数据中心制冷仍主要以间接蒸发冷却和氟泵空调为主。伴随单机柜功率的不断提升，传统风冷系统也逐渐无法满足散热需求，或相应更加节能高效的散热技术方案逐渐铺开，液冷成为未来重要的制冷技术方向之一。目前，液冷服务器主要用于CPU居多的计算型的服务器中。对于异构计算方向采用专用TPU、GPU及AI芯片等分散异构计算，对散热需求标准相对较低。此外对于存储和网络型服务器、路由器及交换机等效益也不大。 2、当前冷板液冷技术方案占据液冷主流。液冷系统技术路线可 以分为浸没式液冷、冷板液冷和喷雾液冷。其中冷板液冷是目前成熟度最高、应用最广泛的液冷散热方案。在各互联网厂应用层面，阿里等有规模使用液冷服务器，但出货量层面仍以风冷服务器为主 3、液冷服务器生态初步形成，大多以间接冷板为主。目前国内液冷服务器厂商主要包括华为、曙光数创、神威蓝光、浪潮信息、新华三（紫光股份）等，海外液冷服务器厂商包括戴尔、惠普、思科、SGI、BULL、Cray、富士康、超微、Nortech（浪潮合作）、Iceotop等。 此外，相关产业链中，海外产业化液冷方案制造商包括Coolit和Asetek（生产液冷配件厂）、Dynatron、K-computer；直接式液冷方案包括GreenRevolutionCooling和3M（制冷液）等。国内相关企业包括英维克、高澜股份、维谛技术、网宿科技等。浸没式液冷考虑其对服务器主板等技术革新需求以及下游厂商机房业务部署的差异性，规模化起量仍需要时间。需要关注节点包括（1）大规模应用起量带来的GPU功耗上升或者异构架构下算力快速增长对液冷提出新需求；（2）在需求推动下，互联网大厂的服务器迭代周期以及新的功耗体系下对液冷方案的规模成本达到可大规模应用的程度。 4、通信板块观点 1）低估值、高股息，必选消费属性强的电信运营商（A+H）板块：中国移动、中国电信、中国联通；2）低估值成长依旧的主设备：紫光股份（华西通信&计算机联合覆盖）、中兴通讯； 3）东数西算产业链中IDC、光模块板块：光环新网、奥飞数据、新易盛、天孚通信、光迅科技、中际旭创等；4）高成长物联网模组及能源信息化板块：移远通信、朗新科技 （华西通信&计算机联合覆盖）、威胜信息等； 5）10G-PON及家庭宽带设计产业链：平治信息、天邑股份等； 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 6）其他个股方面：海格通信（北斗三号渗透率提升）（华西通信&军工联合覆盖）、新雷能（华西通信&军工联合覆盖）、TCL科技 （面板价格触底）（华西通信&电子联合覆盖）、七一二（军工信 息化）、金卡智能（华西通信&机械联合覆盖）等5、风险提示 底层相关技术发展缓慢，算力软硬件生态应用发展不及预期。 1.硅基光子赋能光神经网络，助飞新算力时代 1.1.单机柜功率密度快速上升，数据中心散热技术快速更迭 伴随云计算及大数据业务推动，数据量爆发增长，大量计算能力对数据中心的单体规模及服务器承载算力提出越来越高的需求。在此背景下，单机柜功率密度不断提升。根据ColocationAmerica发布的数据，2020年全球数据中心单机柜平均功率将达到16.5kW，较之于2008年已经增长了175%。赛迪顾问预测，随着数据中心算力飞速提升，高功率单机柜将迅速普及，预计2025年，全球数据中心单机柜平均功率有望达到25kW。 30 25 20 15 10 5 0 2008 2016 2020E 2023E 2025E 图12008年以来全球数据中心单机柜功率变化情况及预测 资料来源：ColocationAmerica、赛迪顾问,华西证券研究所 而伴随单机柜功率的不断提升，传统风冷系统也逐渐无法满足散热需求，或相应更加节能高效的散热技术方案逐渐铺开。从早期的封闭冷/热通道、机柜循环制冷、热风抽取冷却、到背板热交换、间接蒸发冷却，再到液冷方案中的喷淋液冷、冷板液冷以及浸没液冷。 图2单机柜功率密度快速增加，散热技术不断更迭 资料来源：赛迪顾问,华西证券研究所 根据Intel服务器发布的方案中，顶配2U服务器配备8个350WCPU，仍然采用风冷散热，但当CPU达到400W时，就需要使用液冷解决方案。不过实际使用过程中仍需考虑TDP转换率、以及液冷门槛值等指标。 目前，液冷服务器主要用于CPU居多的计算型的服务器中。对于异构计算方向采用专用TPU、GPU及AI芯片等分散异构计算，对散热需求标准相对较低。此外对于存储和网络型服务器、路由器及交换机等效益也不大。 1.2.当前冷板液冷技术方案占据液冷主流 液冷系统技术路线可以分为浸没式液冷、冷板液冷和喷雾液冷。 浸没式液冷：通俗理解就是将服务器完全浸没在制冷液中，可以100%将热量捕捉并传导出去，可分为单相浸没液冷技术和相变浸没液冷技术。但直接液冷技术往往需要全新的数据中心设计方案，对IT设备进行特殊化定制和设计，成本较高，大规模应用仍有难度； 喷雾液冷：在降温过程中，存在冷却介质遇到高温电子部件出现飘溢问题，会影响机房及设备环境； 冷板液冷：间接液冷技术的典型方案，主要应用于高密度的数据中心领域，技术发展较早，是目前成熟度最高、应用最广泛的液冷散热方案。但冷板液冷在应用阶段仍存在两大问题，一是成本相较风冷仍然较高，二是存在漏液风险。 图3冷板液冷与浸没液冷技术区别示意图 资料来源：开放数据中心委员会,华西证券研究所 在各互联网厂应用层面，阿里等均有规模使用液冷服务器，但出货量层面仍以风冷服务器为主： 阿里从2016年开始尝试大规模部署液冷技术，围绕浸入式液冷深入布局，从 处理器定制和服务器硬件兼容性、电气信号完整性等一系列优化后，在2018年建成首个互联网液冷数据中心，在2020年投产首个5A级绿色液冷数据中心，不过考虑浸入式液冷定制化程度高、成本高，大规模应用仍相对滞后。 百度在2021年面向冷板液冷发布《天蝎4.0液冷整机柜开放标准》，积极推动冷板液冷方案。 京东整机柜液冷技术已经在2021年规模投入到其京东11.11的机房中。利用该技术，可以实现芯片级液体直接冷却，将室外冷源（水或氟化物）直接注入服务器主板芯片进行冷却，达到系统去冷机化。 表1冷却技术特性指标对比分析参考 类型 现状 成本 PUE预估 噪音 复杂程度 维护 稳定性 服务器风冷 大规模量产 低 1.2-2.0 高 简单 简单 高 冷板液冷 小规模量产 中 1.1-1.2 低 一般 一般 中 单相浸没液冷 试验阶段 高 1.05-1.1 低 一般 一般 高 相变浸没液冷试验阶段高1.01-1.05低复杂复杂中 资料来源：开放数据中心委员会，华西证券研究所整理 1.3.液冷生态初显，应用推广仍需大厂 液冷服务器生态初步形成，大多以间接冷板为主。目前国内液冷服务器厂商主要包括华为、曙光、神威蓝光、浪潮等，海外液冷服务器厂商包括戴尔、惠普、思科、SGI、BULL、Cray、富士康、超微、Nortech（浪潮合作）、Iceotop等。 此外，相关产业链中，海外产业化液冷方案制造商包括Coolit和Asetek（生产液冷配件厂）、Dynatron、K-computer；直接式液冷方案包括GreenRevolutionCooling和3M（制冷液）等。国内相关企业包括英维克、维谛技术、网宿科技等。 浸没式液冷考虑其对服务器主板等技术革新需求以及下游厂商机房业务部署的差异性，规模化起量仍需要时间。需要关注节点包括（1）大规模应用起量带来的GPU功耗上升或者异构架构下算力快速增长对液冷提出新需求；（2）在需求推动下，互联网大厂的服务器迭代周期以及新的功耗体系下对液冷方案的规模成本达到可大规模应用的程度。 2.投资机会逻辑 1）目前数据中心制冷仍主要以间接蒸发冷却和氟泵空调为主。伴随单机柜功率的不断提升，传统风冷系统也逐渐无法满足散热需求，或相应更加节能高效的散热技术方案逐渐铺开，液冷成为未来重要的制冷技术方向之一。目前，液冷服务器主要用于CPU居多的计算型的服务器中。对于异构计算方向采用专用TPU、GPU及AI芯片等分散异构计算，对散热需求标准相对较低。此外对于存储和网络型服务器、路由器及交换机等效益也不大。 2）当前冷板液冷技术方案占据液冷主流。液冷系统技术路线可以分为浸没式液冷、冷板液冷和喷雾液冷。其中冷板液冷是目前成熟度最高、应用最广泛的液冷散热方案。在各互联网厂应用层面，阿里等均有规模使用液冷服务器，但出货量层面仍以风冷服务器为主 3）液冷服务器生态初步形成，大多以间接冷板为主。目前国内液冷服务器厂商主要包括华为、曙光数创、神威蓝光、浪潮信息、新华三（紫光股份）等，海外液冷服务器厂商包括戴尔、惠普、思科、SGI、BULL、Cray、富士康、超微、Nortech（浪潮合作）、Iceotop等。 此外，相关产业链中，海外产业化液冷方案制造商包括Coolit和Asetek（生产液冷配件厂）、Dynatron、K-computer；直接式液冷方案包括GreenRevolutionCooling和3M（制冷液）等。国内相关企业包括英维克、高澜股份、维谛技术、网宿科技等。 浸没式液冷考虑其对服务器主板等技术革新需求以及下游厂商机房业务部署的差异性，规模化起量仍需要时间。需要关注节点包括（1）大规模应用起量带来的GPU功耗上升或者异构架构下算力快速增长对液冷提出新需求；（2）在需求推动下，互联网大厂的服务器迭代周期以及新的功耗体系下对液冷方案的规模成本达到可大规模应用的程度。 3.近期通信板块观点及推荐逻辑 3.1.本周持续推荐： 1）低估值、高股息，必选消费属性强的电信运营商（A+H）板块：中国移动、中国电信、中国联通； 2）低估值成长依旧的主设备：紫光股份（华西通信&计算机联合覆盖）、中兴通讯； 3）东数西算产业链中IDC、光模块板块：光环新网、奥飞数据、新易盛、天孚通信、光迅科技、中际旭创等； 4）高成长物联网模组及能源信息化板块：移远通信、朗新科技（华西通信&计算机联合覆盖）、威胜信息等； 5）10G-PON及家庭宽带设计产业链：平治信息、天邑股份等； 6）其他个股方面：海格通信（北斗三号渗透率提升）（华西通信&军工联合覆盖）、新雷能（华西通信&军工联合覆盖）、TCL科技（面板价格触底）（华西通信&电子联合覆盖）、七一二（军工信息化）、金卡智能（华西通信&机械联合覆盖）等。 3.2.中长期产业相关受益公司 1）设备商：中兴通讯、烽火通信、海能达、紫光股份、星网锐捷等； 2）军工通信：新雷能、七一二、上海瀚迅、海格通信等； 3）光通信：中天科技、亨通光电、中际旭创、天孚通信、新易盛、光迅科技等； 4）卫星互联网：雷科防务、震有科技、康拓红外等； 5）5G应用层面：高鸿股份、光环新网、亿联网络、会畅通讯、东方国信、天源迪科等； 6）其他低估值标的：平治信息、航天信息等。 4.风险提示 底层相关技术发展缓慢，卫星应用发展不及预期。 分析师与研究助理简介 宋辉：3年电信运营商及互联网工作经验，6年证券研究经验，主要研究方向电信运营商、电信设备商、5G产业、光通信等领域； 柳珏廷：理学硕士，3年证券研究经验，主要关注云和5G相关产业链研究。 分析师承诺 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，通过合