液冷服务器 头豹词条报告系列

液冷服务器行业分类 根据散热方法，可以将液冷服务器分为直接液冷和间接液冷两类。其中直接液冷包括喷淋式液冷系统和浸没 [4] 式液冷系统，间接液冷有冷板式液冷系统。 直接液冷 该系统悬挂喷淋设备通过重力或动力将冷却液直接喷淋 液冷服务器行业特征 中国液冷服务器行业发展迅速，2019年其应用在数据中心的市场规模为22.5亿元，同比增长44.2%，而2022年已到达67.9亿元，同比增长189.9%。随着人工智能和机器学习的高速发展，为应对高级计算机每日运作 的超负荷能源消耗和高温压力，数据中心对冷却系统的需求和要求日益增长，现在计算机服务器功率普遍超过15kW，已经远超传统风冷服务器12kW功率的极限。因此，液冷系统以低能耗、高散热、高保护和强适应的特 [7] 征逐渐取代传统风冷系统。 低能耗 提高电力使用率，减少电能损耗 液冷服务器可减少对电力的消耗，数据中心可将更多的电能用于提高算力。为实现绿色低碳和可持续发展的目标，根据国家政策《新型数据中心发展三年行动计划 (2021-2023 年)》要求数据中心的电能利用效率 需降低到1.3以下。传统风冷系统面临管道传输的能源消耗，又因为液体的高比热容、简易降温流程和循环 使用的特点。 高散热 优异的导热能力 液冷服务器拥有更高效的散热能力，保证计算机的稳定运作。因液体导热性能远优于气体，同体积液体可带走热量是同体积空气的近3,000倍，且导热能力是空气的25倍。 高保护 保护机器运作，优化工作环境 液冷系统采取无风扇设计，降低对机器的损伤和提供更安静的室内环境，且有多种液体可做选择。传统的风冷系统强劲的风力不仅会对计算机产生损失，并且会造成大量的噪音影响室内环境。矿物油作为一种性 价比较高的冷却液，拥有无毒无味不易挥发和燃点较高的特点，但是其粘性较高，容易在设备表面形成残留。另一种冷却液是氟化液，其最大特点是优异的化学惰性、电气绝缘性能、热传导性，并且是目前最安 全且广泛使用的冷却剂。 液冷服务器发展历程 根据液冷服务器的发展历史看，国外公司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。2011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，中科曙 光依旧保持行业领先地位，且各大厂商的液冷技术突飞猛进。 [9] 萌芽期 2011~2013 2011年中科曙光进行第一次液冷服务器的探索，并于2013年顺利完成中国第一台冷板式液冷系统的试验。与此同时，美国GRC公司已经开始进行浸没式液冷系统的设计。 2011至2023年内只有中科曙光顺利完成中国液冷行业的第一次试验，该试验不仅奠定了行业技术基 础，同时也成为该行业的里程碑。 启动期 2014~2018 - 2015年中科曙光推出中国首款规模化量产的液冷服务器。 - 2017年至2018年，联想联合华为提出液冷产品解决方案； 阿里巴巴和浪潮信息分别完成沉浸式和冷板式液冷系统的实装； 中国移动和中国联通提出对液冷服务器的需求。 中科曙光量产液冷服务器后，在接下来的4年内更多公司开启液冷技术的探索之道，并且投入大量资金和科研设备进行自主研发。 高速发展期 2019~2023 - 2019年中科曙光发布中国首个硅立方浸没液冷高性能计算机，并荣获“创新卓越奖”。 - 2022年浪潮信息发布“All in液冷”的公司长期战略，旨在实现全产品的液冷化，完善液冷产业链的整体布局。 - 2023年4月华为在汽车和能源领域推出了全液冷超充架，可在相同条件下提高30%的电能使用率。 2019年至今各大生产厂商百花齐放，因为自2020年AI行业的爆发性增长使得下游端对液冷服务器的 需求急增。与此同时，中国液冷技术与国外液冷技术之间的差逐渐缩短，并且已拥有大规模的商业应用。 上 产业链上游 生产制造端 连接器 上游厂商 深圳市英维克科技股份有限公司 中航光电科技股份有限公司 立讯精密工业股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 1）中国连接器市场规模持续扩张，原材料加工成本同比降低5.9%至11.2%。连接器是电子设备产品 的关键元件，其已被广泛应用到汽车、通信、安防等领域。中国连接器市场规模从2011年的113亿美元增长至2022年的265亿美元，11年间的平均增速为8.1%。2022年中国汽车和通信连接器销售占比 约为45%，但航天、高温等高端工业领域的销售占比仅为13%。受国际原油价格波动，2023年第一季度有色金属冶炼价格同比下降5.9%，黑色金属冶炼价格于第一季度每月降幅分别为11.7%、10.9% 和11.0%。伴随下游汽车和手机需求增加和成本降低，连接器的供给量将会增加。 生产制造端 冷却液 上游厂商 浙江巨化股份有限公司 浙江衢化氟化学有限公司 深圳新宙邦科技股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 2）第四代含氟制冷剂技术突破，化工行业投资力度加大。冷却液可分为氟化学物质和烃类两类。第 四代制冷剂已在部分发达国家使用，但中国还未大规模使用。近年化工行业收到政策的扶持，近三年上半年，行业的同期投资增速分别为15.7%、18.8%、13.9%，行业产能将继续放量。 生产制造端 冷却液分配单元（CDU） 上游厂商 科华数据股份有限公司 三河同飞制冷股份有限公司 深圳市强瑞精密技术股份有限公司 产业链上游说明 3）国家产业政策支持，CDU下游需求放量，技术进步。“十四五”期间为推动新能源转型和加速碳达峰目标，国家政策相继出台多个政策，带动包括冷却液分配器单元产品的需求量。分布式CDU的创 新应用可以完成单台存储服务器无法完成的超大规模问题求解。 产业链中游 品牌端 液冷服务器装配 中游厂商 产业链下游说明 液冷服务器行业的下游市场主要由需要进行服务器运算和维护的大型企业。1）下游行业市场情况呈 现出高度集中的态势。2022年中国液冷数据中心行业应用结构中，互联网、金融和通信占60.5%，其中互联网占比位居首位为22.3%。预计2025年，该三大行业的应用占比将达到72%。互联网、金融和 通信领域的数据中心的液冷服务器应用比重将持续增大。 2）数字经济作为行业驱动力，带动液冷产业链的完善和进步。中国物联网、大数据和人工智能等领 域的发展，需要完善且高效的数据中心作为根基。高密度数据中心，即18-30kW/机柜需要配置浸没式液冷服务器进行高效散热，与冷板式液冷服务器相比，浸没式液冷服务器可降低PUE0.1，数据中心 总成本单节点均摊可降低0.22，预计在2025年实现浸没式液冷服务器市场规模占比达到41%。通过部署液冷服务器发挥重要作用，带动整体产业链的持续技术突破。 [10]1：中国电信，中国移动，… [11]1：《中国数据中心产业发… [12]1：http://www.stats.g… 2：http://www.stats.g… 3：电信运营商液冷技术白… [13] 液冷服务器行业规模 中国液冷服务器行业是作为近年来的新型行业，其市场规模从2017年的9.9亿元增加至2022年的55.3亿 元，预测至2027年市场规模可达347.3亿元，2023年至2027年年复合增长率为51.0%。 中国液冷服务器行业市场规模呈现快速增长趋势，其原因在于：1. 传统风冷服务器无法满足散热需求，逐渐 被液冷服务器替代，液冷技术升级，降低能源消耗。传统风冷系统只能满足 2.7kW/机柜的数据中心散热，其已无法满足高性能计算和大规模数据处理的需求，而液冷系统可满足2.7-30kW/机柜的数据中心散热。2019年冷 板式液冷产品占市场主要地位为82%，浸没式液冷产品占比18%，为提高散热效率，浸没式技术在未来将会占据 主导地位。2. 下游市场的需求拉动，近年来云计算、大数据和人工智能等数字化领域快速发展，为液冷服务器提供市场空间。2022年中国数据中心市场规模已达1,900.7亿元，近三年的全国数据中心机架规模年均增速约为 20%，下游客户群体将推动液冷服务器市场需求。同时，为实现绿色能源和碳中和政策，数据中心将会向液冷数 据中心转型，中国液冷数据中心规模由2019年的260.9亿元增加至2022年的565.5亿元，未来增速将持续加快。 未来，中国液冷服务器行业市场规模将持续高速增长，其原因在于：1. 国家绿色能源和可持续发展扶持政 策，推动液冷服务器广泛应用。为实现2025年碳达峰的战略目标，绿色能源转型已经开始普及，以液冷散热技术逐渐应用在不同领域。为加快落实《“十四五”新型储能发展实施方案》，中国大型储能招标项目中，80%的 项目将采用液冷储能系统。2023年华为和双杰电气等企业合作推出中国首座液冷充电桩，在实际测试中，新能源车使用液冷充电桩10分钟，即可增加200公里续航，推动新能源车的普及和发展。2. 数字化转型促进液冷技术 中国液冷服务器行业趋势图 液冷服务器行业规模 计算规则：中国液冷服务器市场规模 = 中国液冷服务器渗透率 * 中国服务器出货总量 * 中国服务器价格数据来源：浪潮信息，清华大学全球产业研究院，中国信息通信研究院 [13]1：曙光数创招股说明书 《国家信息化领域节能技术应用指 南与案例（2022年版）》之一： 2022-12- 中华人民共和国工业和信息化部 数据中心节能提效技术（高效冷却 提供对已有或有新建设需求的数据中心提供高效冷却的应用方案，给予明确的技术指导，基于实际案例进 政策内容 行参考，并大力推广建设包括液冷技术在内相关技术产品。 强调高效冷却技术在数据中心的重要性，特别指出多种液冷系统技术的普及运用，推动数据中心进一步完 政策解读 善冷却系统，以达成提高电力使用率，同时响应绿色环保和可持续发展理念。 政策性质 指导性政策 [16] 政策名称 颁布主体 生效日期 影响 2023-08- 《上海市碳达峰实施方案》 上海市人民政府 落实碳达峰以及碳中和的长期战略目标的方案，从农业、工业、交通、能耗和生态方面继续进行绿色能源 政策内容 转型，减少煤炭使用量，建设新型能源发电设施，与国际合作加速方案落实。 积极推动液冷技术的使用，以文件规定的准入门槛严格要求现有和新建设的数据中心，进一步改善数据中 政策解读 心的能源利用率，利于液冷技术的广泛使用，推动行业的持续发展。 政策性质 指导性政策 [16] 政策名称 颁布主体 生效日期 影响 《贯彻落实碳达峰碳中和目标要 2021-11- 求推动数据中心和5G等新型基础 国家发展改革委 设施绿色高质量发展实施方案》 落实数据中心和5G进行新能源转型的技术研究，以技术创新、节约能源、提高电力使用率和提高算力为主 政策内容 要任务，同时优化全国数据中心和5G机构的关键节点布局。 强调数据中心和5G机构对于节约能源、绿色发展的重要性，以明确平均电能利用效率和集中度为短期目 政策解读 标，大力促进液冷系统的规模化应用，不断提高行业完善度。 政策性质 规范类政策 [16] 政策名称 颁布主体 生效日期 影响 新型数据中心发展三年行动计划 2021-07- 中华人民共和国工业和信息化部 指明以提升数据中心的质量为核心的短期目标，强化新型数据中心的能源利用率、布局结构化、提升算力 政策内容 和保障数据安全等任务，推动新型数据中心的发展。 计划指出以新技术为突破点和同优化布局，推动边缘数据中心和集中数据中心的协同合作，同时采用绿色 政策解读 技术、绿色手段和绿色管理为方法向低碳目标发展，推动了液冷服务器的使用。 政策性质 指导性政策 [16] 政策名称 颁布主体 生效日期 影响 《