计算机行业跟踪周报：AI算力不断迭代，液冷大势所趋

计算机行业跟踪周报 证券研究报告·行业跟踪周报·计算机 AI算力不断迭代，液冷大势所趋2024年03月11日 增持（维持） 投资要点 算力服务器液冷技术是一种采用液体作为散热介质的冷却方式。算力服务器液冷技术主要分为冷板式、浸没式和喷淋式三种。冷板式液冷目前行业成熟度最高，2023上半年，中国液冷服务器市场中，冷板式占到了90%。 B100H 两大催化推动算力液冷产业加速发展：1）AI的快速发展，GPU成为未来数据中心建设的主要方向。GPU功耗显著高于CPU，且提升速度 证券分析师�紫敬 执业证书：S0600521080005 021-60199781 wangzj@dwzq.com.cn 证券分析师�世杰 执业证书：S0600523080004 wangshijie@dwzq.com.cn 行业走势 逐步加快。台湾经济日报最新报道指出，系列产品，相较目前的 计算机沪深300 系列，整体效能都进行了大幅提升，从原先的风冷转为液冷。2）国家政策对数据中心PUE建设要求越来越高。液冷技术是降低制冷系统能耗的主要技术手段。 液冷技术壁垒不高，行业壁垒较高。算力液冷难点在于修改服务器，服务器往往承载客户核心业务，对稳定性要求较高。服务器厂商对服务器构成和工作情况最为了解，因此服务器厂商具有先天优势。随着市场空间逐步打开，第三方厂商也有望进入市场。 算力液冷市场空间广阔：根据IDC数据，预计中国液冷服务器市场2023年全年将达到15.1亿美元，2027年达到89亿美元。根据我们测算，2025年及以后存量服务器改造为冷板式液冷市场空间为832亿元；假设2027年新增AI服务器全部采用冷板式液冷，市场规模为260亿元。 投资建议：随着AI算力不断迭代，功耗大幅提升和国家政策对数据中心PUE要求提高，算力液冷行业有望迎来加速发展。相关标的：服务器厂商：中科曙光，浪潮信息，新华三等；零部件提供：精研科技，淳中科技等；第三方解决方案厂商：英维克，高澜股份，网宿科技等。 风险提示：AI发展不及预期；数据中心能耗政策推进不及预期。 13% 7% 1% -5% -11% -17% -23% -29% -35% -41% 2023/3/132023/7/112023/11/82024/3/7 相关研究 《数据要素的报台账时刻：关注新政策方向》 2024-02-27 《低空经济的应用场景和产业现状》 2024-01-29 1/13 东吴证券研究所 内容目录 1.什么是算力液冷？4 2.算力液冷主要分为三种4 3.算力液冷发展的两大催化4 3.1.算力功耗不断提升5 3.2.数据中心PUE指标不断降低5 4.算力液冷系统的构成7 4.1.冷板式液冷8 4.2.浸没式液冷9 4.3.喷淋式液冷9 5.算力液冷市场空间10 6.算力液冷竞争壁垒11 7.算力液冷产业链11 8.投资建议12 9.风险提示12 2/13 东吴证券研究所 图表目录 图1：不同液冷技术的对比4 图2：机柜功率密度与制冷方式5 图3：政策要求数据中心PUE指标不断降低5 图4：典型数据中心能耗占比6 图5：数据中心制冷技术对应PUE范围7 图6：液冷系统通用架构原理图7 图7：冷板式液冷系统原理图8 图8：单相与两相浸没液冷系统原理9 图9：喷淋式液冷系统原理图10 图10：2023-2027年中国液冷服务器市场规模(亿美元)10 图11：2023H1中国液冷服务器厂商份额10 表1：冷板和浸没式液冷存量改造市场空间测算11 表2：冷板和浸没式液冷AI服务器增量改造市场空间测算11 3/13 东吴证券研究所 1.什么是算力液冷？ 算力服务器液冷技术是一种采用液体作为散热介质的冷却方式。与传统的风冷散热相比，液冷技术具有散热效率高、噪音低、占地面积小等优点。在高温、高热负荷的环境下，液冷技术能够为服务器提供更稳定、高效的运行环境。 2.算力液冷主要分为三种 算力服务器液冷技术主要分为冷板式、浸没式和喷淋式三种。液冷技术分为接触式及非接触式两种，接触式液冷是指将冷却液体与发热器件直接接触的一种液冷实现方式，包括浸没式和喷淋式液冷等具体方案。非接触式液冷是指冷却液体与发热器件不直接接触的一种液冷实现方式，包括冷板式等具体方案。其中，冷板式液冷采用微通道强化换 热技术具有极高的散热性能，目前行业成熟度最高；而浸没式和喷淋式液冷实现了100% 液体冷却，具有更优的节能效果。 图1：不同液冷技术的对比 数据来源：冷板液冷服务器设计白皮书，东吴证券研究所 3.算力液冷发展的两大催化 4/13 东吴证券研究所 3.1.算力功耗不断提升 算力的持续增加促进通讯设备性能不断提升，芯片功耗和热流密度也在持续攀升，产品每演进一代功率密度攀升30~50%。 AI的快速发展，GPU成为未来数据中心建设的主要方向。GPU功耗显著高于CPU，且提升速度逐步加快。 图2：机柜功率密度与制冷方式 数据来源：中兴通讯液冷技术白皮书，东吴证券研究所 最新英伟达B100芯片全部使用液冷。2024年3月18-21日，英伟达将举办2024GTCAI大会。综合多家媒体报道，英伟达预计将在本次大会上推出Blackwell架构的 B100GPU。台湾经济日报最新报道指出，B100系列产品，相较目前的H系列，整体效能都进行了大幅提升。除了HBM内存容量和AI效能大幅提升以外，B100搭载的散热技术也进行了一番升级，从原先的风冷转为液冷。对此，英伟达CEO黄仁勋曾提到， 坚信浸没式液冷技术就是未来指标，将带动整片散热市场迎来全面革新。 3.2.数据中心PUE指标不断降低 国家政策对数据中心PUE建设要求越来越高。满足PUE建设要求成为算力中心建设方需要考虑的主要问题。 图3：政策要求数据中心PUE指标不断降低 5/13 东吴证券研究所 数据来源：中兴通讯液冷技术白皮书，东吴证券研究所 只有通过降低数据中心辅助能源的消耗，才能达成节能目标下的PUE要求。典型 数据中心能耗占比中制冷系统占比达到24%以上，是数据中心辅助能源中占比最高的部分。因此，在保障算力运转的情况下，降低制冷系统能耗能够极大的促进PUE的降低。 图4：典型数据中心能耗占比 6/13 东吴证券研究所 数据来源：中兴通讯液冷技术白皮书，东吴证券研究所 液冷技术是降低制冷系统能耗的主要技术手段。液冷利用液体的高导热、高传热特性，在进一步缩短传热路径的同时充分利用自然冷源，实现了PUE小于1.25的极佳节 能效果。 图5：数据中心制冷技术对应PUE范围 数据来源：中兴通讯液冷技术白皮书，东吴证券研究所 4.算力液冷系统的构成 液冷系统通用架构及原理主要包括室外侧和室内侧。室外侧包含冷却塔、一次侧管 网、一次侧冷却液；室内侧包含CDU、液冷机柜、ICT设备、二次侧管网和二次侧冷却液。 图6：液冷系统通用架构原理图 7/13 东吴证券研究所 数据来源：中兴通讯液冷技术白皮书，东吴证券研究所 4.1.冷板式液冷 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。 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、CDU、一次侧&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。 图7：冷板式液冷系统原理图 数据来源：中兴通讯液冷技术白皮书，东吴证券研究所 8/13 东吴证券研究所 4.2.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。 浸没式液冷系统构成室外侧包含冷却塔、一次侧管网、一次侧冷却液；室内侧包含CDU、浸没腔体、IT设备、二次侧管网和二次侧冷却液。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。 按照热交换过程中冷却液是否存在相态变化，可分为单相浸没液冷和两相浸没液冷两类。 图8：单相与两相浸没液冷系统原理 数据来源：中兴通讯液冷技术白皮书，东吴证券研究所 4.3.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 9/13 东吴证券研究所 液系统等。 图9：喷淋式液冷系统原理图 数据来源：中兴通讯液冷技术白皮书，东吴证券研究所 5.算力液冷市场空间 根据IDC数据，预计中国液冷服务器市场2023年全年将达到15.1亿美元。2022-2027年，中国液冷服务器市场年复合增长率将达到54.7%，2027年市场规模将达到89亿美元。 2023上半年，中国液冷服务器市场中，冷板式占到了90%。 从厂商销售额角度来看，2023上半年市场占比前三的厂商是浪潮信息、宁畅和超聚变，占据了七成左右的市场份额。 图10：2023-2027年中国液冷服务器市场规模(亿美元)图11：2023H1中国液冷服务器厂商份额 数据来源：IDC，东吴证券研究所数据来源：IDC，东吴证券研究所 10/13 东吴证券研究所 测算：液冷服务器市场空间主要来自于两方面，一方面是存量服务器改造，另一方面是新增服务器建设。 存量改造： 根据《基于价值工程的数据中心液冷与风冷比较分析》数据，浸没式液冷建设成本为11818元/kw，我们假设冷板式液冷建设成本约为4000元/kw。 中国电子信息产业发展研究院副院长张小燕介绍，我国在用数据中心机架总规模达到520万架，近4年年均增速达33%，在用数据中心服务器规模达1900万台。 表1：冷板和浸没式液冷存量改造市场空间测算 2024E 2025及以后 渗透率 10% 50% 存量服务器机架（万架） 520 冷板单价（元） 40000 浸没单价（元） 110000 冷板市场空间（亿元） 832 浸没市场空间（亿元） 2288 数据来源：《基于价值工程的数据中心液冷与风冷比较分析》，CEC，电信运营商液冷技术白皮书，东吴证券研究所 新增数量： 预计到2027年，中国AI服务器出货量将达到65万台，2022-2027年年均复合增长率(CAGR)约为18%。假设2027年全部采用冷板式液冷，则市场规模为260亿元。 表2：冷板和浸没式液冷AI服务器增量改造市场空间测算 2027E 中国AI服务器出货量（万台） 65 冷板单价（元） 40000 浸没单价（元） 110000 冷板市场空间（亿元） 260 浸没市场空间（亿元） 715 数据来源：前瞻研究院，《基于价值工程的数据中心液冷与风冷比较分析》，东吴证券研究所 6.算力液冷竞争壁垒 液冷技术壁垒不高，行业壁垒较高。算力液冷难点在于修改服务器，服务器往往承载客户核心业务，对稳定性要求较高。服务器厂商对服务器构成和工作情况最为了解，因此服务器厂商具有先天优势。随着市场空间逐步打开，第三方厂商也有望进入市场。 7.算力液冷产业链 11/13 东吴证券研究所 算力液冷产业链主要分为零部件提供商、服务器厂商和第三方解决方案提供商。零部件提供商：包括快速接头、CDU、电磁阀、浸没液冷TANK、manifold、冷却 液等组件或产品供应商。部分代表厂商有英维克、淳中科技、精研科技等。 服务器厂商：算力服务器液冷的核心难点在改服务器，因此大部分服务器厂商自身布局液冷产品。部分代表厂商有中