北交所科技新产业跟踪第十期：AI撬动数据中心液冷服务器渗透拐点，北交所液冷行业龙头迎机遇

北交所策略专题报告 2024年03月17日 北交所研究团队 AI撬动数据中心液冷服务器渗透拐点，北交所液冷行业龙头迎机遇 ——北交所科技新产业跟踪第十期 诸海滨（分析师）赵昊（分析师）万枭（联系人） zhuhaibin@kysec.cn 证书编号：S0790522080007 zhaohao@kysec.cn 证书编号：S0790522080002 wanxiao@kysec.cn 证书编号：S0790122090009 AI撬动数据中心液冷服务器渗透拐点，北交所公司在相关领域具备特色 随着大模型趋势演进，施耐德电气估计AI算力2023年电力需求为4.3GW，并预测到2028年维持26%-36%的CAGR，AI时代从芯片层面加大散热需求，主流CPU/GPU交换机芯片普遍提升功耗至400-1000W，英伟达下一代DGXAI服务器以及B100系列显卡预计将开始全面采用液冷方案，为液冷加快渗透带来契机。由于风冷到冷板式的机柜功率密度临界点在15-20kw，冷板式到浸没式临界点在60kw，因此服务器功率密度普遍走向20kW以上将推动风冷向液冷切换，此外国家级一体化大数据中心示范项目PUE要求低于1.15，加之成本端2023年1kW液冷散热成本有望降至5000元左右持平风冷，带动液冷渗透率快速提升。2023H1中国液冷基础设施部署达111.6MW，冷板式占90%；IDC预计2022-2027年中国液冷服务器市场CAGR达 54.7%，2027年市场规模将达到89亿美元。北交所及新三板公司在液冷方案等领域具备特色，如曙光数创是液冷解决方案领军者，国内液冷基础设施部署份额第一；方盛股份基于板翅式换热器技术开拓数据中心水冷板、干冷器等业务；中科仙络专 相关研究报告 注数据中心基础设施运维、测试，完成冷板式液冷测试逾5000机柜；九州风神作为 消费级PC散热模组龙头切入服务器领域。 《北交所920号段启动在即，小变化和大格局—北交所策略专题报告》 -2024.3.17 《北交所周观察：2024年62家企业挂牌新三板，近30%为国家级“小巨人”企业—北交所策略专题报告》 -2024.3.17 《营养强化剂许可证获批，进入高门槛“特医食品”市场—北交所信息更新》-2024.3.15 本周北交所科技新产业整体回升，涨跌幅中值2.09% 本周（2024年3月11日至3月15日），北交所科技新产业140家企业整体调整，区间涨跌幅中值为2.09%，其中上涨公司达101家（占比72%），朗鸿科技（+36.99%）、三友科技（+29.60%）、雅达股份（+27.59%）位列涨跌幅前三。北证50、沪深300、科创50、创业板指周度涨跌幅分别为2.68%、0.71%、0.68%、4.25%。本周140家企业的市盈率整体上浮，中值由23.9X增加至24.7X，总市值由1944.01亿元升至1979.54亿元，市值中值维持在10.5亿元左右。 本周四产业估值回升，电子产业本周市盈率TTM中值升幅近10% 智能制造PETTM中值由22.8X升至23.6X，三友科技（+30%）、凯腾精工（+17%）市值涨跌幅居前。电子PETTM中值由25.8X升至28.2X，朗鸿科技（+37%）、雅达股份（+28%）市值涨跌幅居前。汽车PETTM中值由19.9X升至20.2X，大地电气（+25%）、易实精密（+9%）市值涨跌幅居前。信息技术PETTM中值由26.8X升至26.9X，同辉信息（+14%）、恒拓开源（+10%）市值涨跌幅居前。整体来看， 本周四大细分行业估值均呈现向上趋势，其中电子产业本周市盈率TTM中值升幅较大，上涨近10%；汽车产业本周市盈率TTM中值重返20X。 公告：科达自控子公司山西华钠芯能科技有限责任公司签署《战略合作协议》科达自控：全资子公司山西科达新能源科技有限公司与山西华阳集团新能股份有限公司的全资子公司山西华钠芯能科技有限责任公司签署了《战略合作协议》。同辉信息：近日与安徽智侒信信息技术有限公司签订了《<招商银行股份有限公司2023年 度第3批次信创服务器采购项目>销售合同》，合同金额14,462.76万元。 风险提示：宏观经济环境变动风险、原材料价格波动风险、公司归类误差的风险 北交所研究 开源证券 证券研究报 告 北交所策略专题报告 目录 1、专题：AI撬动数据中心液冷服务器渗透拐点，液冷行业龙头迎机遇4 1.1、AI算力耗电快速增长，英伟达显卡等芯片功耗提升驱动液冷渗透4 1.2、服务器功率密度迈向20kw临界点，冷板式液冷有望迎来渗透拐点5 1.3、台系厂商布局领先，北交所包含液冷产业链龙头公司10 2、总量：本周北交所科技新产业整体回升，涨跌幅中值2.09%12 3、行业：四产业估值回升，电子产业本周市盈率TTM中值升幅近10%14 4、公告：科达自控子公司山西华钠芯能签署《战略合作协议》16 5、风险提示16 图表目录 图1：英伟达多路线AI硬件持续迭代，将大模型训练、部署从两年周期缩短到一年4 图2：B100推理性能在H200基础上大幅提升5 图3：B100显卡TDP预计达到1000W水平5 图4：数据中心散热基础设施持续推动技术发展，PUE已大幅降低5 图5：当机架密度超过20kW时，风冷系统会失去有效性，此时可采用液冷6 图6：芯片级液冷（冷板式）和浸没式液冷是主要方案，可按应用层面、单相或相变路线具体分为5种类型7 图7：3DVC结合均热板与导热管可用于高密散热需求7 图8：3DVC等风冷达到液冷相同散热功率需更大空间7 图9：液冷具备高功率密度适配、集成化等特点8 图10：浸没式液冷的每年能耗及电费最低8 图11：综合对比高热密度下四类方案，冷板式可实现性能、成本的较好平衡8 图12：预计2023年1kW液冷散热成本降至5000元9 图13：预计2027年中国液冷服务器市场将达89亿美元9 图14：华为力推风液混合解决方案，有望通过液冷模块方案实现旧数据中心改造9 图15：CPU、内存、硬盘、I/O、电源均可配置冷板10 图16：全液冷服务器可实现高效率集中风液换热10 图17：混合液冷方案将服务器部件浸泡在冷媒，同时芯片增加冷板加强散热能力10 图18：北交所科技新产业140家企业区间涨跌幅中值为2.09%12 图19：140家企业的市盈率中值由23.9X增加至24.7X（单位：家）12 图20：140家企业总市值由1944.01亿元升至1979.54亿元（单位：家）13 图21：北交所智能制造产业PETTM中值升至23.6X14 图22：三友科技、凯腾精工等市值涨跌幅居前14 图23：北交所电子产业企业市盈率TTM中值升至28.2X14 图24：朗鸿科技、雅达股份等市值涨跌幅居前14 图25：北交所汽车产业企业市盈率TTM升至20.2X15 图26：大地电气、易实精密等市值涨跌幅居前15 图27：北交所信息技术产业市盈率TTM中值升至26.9X15 图28：同辉信息、恒拓开源等市值涨跌幅居前15 表1：预计2028年AI工作负载将从2023年的4.3GW增长到最高20GW4 表2：台系厂商在液冷领域布局较早，与头部客户联系紧密且具备一定规模优势11 表3：北交所及新三板标的囊括了液冷赛道行业龙头，以及上游具备潜力的零部件供应商11 表4：朗鸿科技、三友科技、雅达股份等企业本周涨跌幅居前13 表5：科达自控子公司山西华钠芯能科技有限责任公司签署了《战略合作协议》16 1、专题：AI撬动数据中心液冷服务器渗透拐点，液冷行业龙头迎机遇 1.1、AI算力耗电快速增长，英伟达显卡等芯片功耗提升驱动液冷渗透 随着大模型等趋势演进，AI算力带动服务器功率密度进一步上升，尤其需要高性能的散热来实现更高算力、完成高密度智算集群建设。施耐德电气估计人工智能算力2023年的电力需求为4.3GW，并预测到2028年以26%-36%的CAGR进行增长，最终达到13.5GW至20GW，这一增长速度是数据中心总电力需求年复合增长率（11%）的两到三倍。 表1：预计2028年AI工作负载将从2023年的4.3GW增长到最高20GW 2023 2028E 数据中心总负载 54GW 90GW AI工作负载 4.3GW 13.5-20GW AI工作占总负载的百分比 8% 15-20% 训练与推理AI工作负载对比 20%训练，80%推理 15%训练，85%推理 集中与边缘AI工作负载对比 95%集中，5%边缘 50%集中，50%边缘 数据来源：施耐德电气、开源证券研究所 英伟达高性能GPU为代表的AI训练/推理硬件已成为当下AI算力建设的核心资源以及决定服务器能耗的关键，而英伟达B100系列预计将开始全面采用液冷方案，为液冷加快渗透带来契机。2024年3月1日，英伟达首席执行官黄仁勋(JensenHuang)在2024年SIEPR经济峰会上确认该公司的下一代DGXAI服务器将采用 液冷技术。此外，英伟达GTC2024即将于3月18日至21日在美国圣何塞会议中心举办，据集微网报道，黄仁勋将在会上现身公布采用Blackwell架构的最新芯片B100GPU。B100相较采用Hopper架构的H系列产品，整体效能均进行大幅提升，其HBM内存容量比H200芯片高出约40%，AI效能为H200GPU两倍以上、H100的四倍以上，同时散热技术将从此前的“风冷”升级为“水冷”方案，而且未来所有GPU产品的散热技术都将转为“液冷”。黄仁勋曾表示，坚信浸没式液冷技术是未来方向，并将带动整片散热市场迎来全面革新。 图1：英伟达多路线AI硬件持续迭代，将大模型训练、部署从两年周期缩短到一年 资料来源：英伟达官网、开源证券研究所 功耗控制是主流芯片厂商的核心能力之一，如过往英特尔、AMD等厂商通常会将旗舰芯片的散热需求控制在250-350瓦。然而随着图形技术不断革新、AI技术兴起，英伟达为代表的显卡芯片对功耗需求大增，如H100最大散热设计功率（TDP）达700瓦，预计2024Q1量产的AMDMI300，其TDP也达到600瓦。而据集微网报道，英伟达的新一代GPUB100的TDP或将高达1000瓦级别，因此传统的风冷方案已经难以提供高效的散热效能，液冷的应用需求正快速增加。 图2：B100推理性能在H200基础上大幅提升图3：B100显卡TDP预计达到1000W水平 1000 700 700 300 400 1200 1000 800 600 400 200 0 V100SXM232GB A100SXM80GB H100SXM80GB TDP(W) H200SXM141GB B100 资料来源：英伟达官网数据来源：施耐德电气、英伟达官网、集微网、开源证券研究所 1.2、服务器功率密度迈向20kw临界点，冷板式液冷有望迎来渗透拐点 人工智能的四个属性和趋势是导致物理基础设施面临挑战的核心原因：人工智能工作负载、GPU的热设计功耗（TDP）、网络延迟、人工智能集群规模。其中工作负载、TDP及集群规模均与散热基础设施的提升息息相关，因此行业持续推动技术发展，从传统的工业场景类似的风冷模式发展到了间接蒸发冷、直接新风等技术，进而向冷板式和浸没式液冷方案迈进。 从PUE角度，据华为数据，当前国家级一体化大数据中心场景，典型需求是PUE要求低于1.3，需要至少使用新一代风冷技术或冷板式液冷方案；对于示范项目，PUE则要求不超过1.15，风冷方案难以实现，大多需要全面应用液冷基础设施。 图4：数据中心散热基础设施持续推动技术发展，PUE已大幅降低 资料来源：中兴通讯《液冷技术白皮书》 从功耗角度，服务器功率正向20kw以上发展、达到风冷效率临界点，液冷成为必要选择，尤其冷板式是目前首选，因为其与现有风冷技术的兼容性更好，也更适用于旧数据中心改造项目。过去风冷一直是数据中心主流选择，采用热通道封闭可最高支持约20kW的平均机柜功率密度。然而AI时代机架功耗快速提升，如单台810U人工智能服务器的功耗为12k