液冷散热有望以低能耗、高散热效率、低噪音等优点取代风冷成为主

人工智能的应用加速了数据中心向高密化趋势的发展，提高了高性能计算集群对散热的要求。目前，风冷散热已成为能力的天花板，传统的空气冷却散热系统已不能完全满足数据中心服务器的散热需求。液冷散热有望以低能耗、高散热效率、低噪音等优点取代风冷成为主流。目前，液冷技术已逐步应用于全球高密度、高供电密度的超大数据中心。IDC预测，除传统的大规模数据中心外，未来约20%的边缘计算数据中心也将采用液冷技术。在政策方面，在“双碳”的背景下，国家发展和改革委员会的指导政策明确要求2025年新建的大型和超大型数据中心PUE低于1.3，国家枢纽节点低于1.25。液冷技术从经济性和散热效率的角度满足市场和政策指导的需求。01液冷行业概述

数据中心冷却技术包括风冷、水冷、自然冷却和液冷。液体冷却是一种以液体为导热介质，通过冷却液直接或间接接触服务器加热部件，将加热部件产生的热量带走的服务器散热技术。由于液体比空气大得多，制冷效率远高于风冷散热，而且由于节省了风扇，也能达到降噪的效果。相比之下，液体冷却更适合于高密度功率的数据中心。因此，服务器实现了高密度、低噪音、低传热温差、全年自然冷却的效果。根据中国电子节能技术协会，液冷PUE至少比传统风冷PUE低50%，这意味着许多数据中心的能耗至少可以减少50%，碳排放量也可以减少50%。PUE是指电能利用效率，是数据中心所消耗的所有能量与IT负载所消耗的能量之比。PUE值越接近1，数据中心的绿化程度就越高。因此，PUE值越高，数据中心的整体效率越低。采用液冷技术的数据中心PUE低至1.04，比风冷数据中心能效比提高30%以上，单机柜功率密度达到160kW，计算设备可靠性至少提高一个数量级。对比液冷三大技术

液冷技术分为接触式和非接触式两种。接触式液冷是指直接接触冷却液和加热器件的液冷实现方法，包括浸没式和喷淋式液冷。非接触式液冷是指冷却液与加热器件不直接接触的液冷实现方法，包括冷板等具体方案。一般来说，液冷技术路径主要包括冷板液冷、浸没液冷和喷淋液冷。冷板液冷采用微通道强化换热技术，散热性能极高。应用于军用雷达、高密度数据中心、高性能计算机、动力电池、高功率LED散热等领域，解决大功耗设备部署问题，提高能效，降低制冷运行成本 有效的应用方案。冷板液冷技术改造成本低，技术最成熟，生态更完善。IDC数据显示，2023年上半年，中国液冷服务器市场占90%，主要取决于传统数据中心对原有基础设施改造成本和难度的关注，以及目前冷板方案的高成熟度和良好的商业基础。冷板液冷系统部件拆分图：浸入式液冷技术通过浸入加热器直接接触液体，然后进行热交换。其中，冷却液是数据中心的热交换介质，具有绝缘性高、粘度低、兼容性强的特点，是浸没式液冷技术的主要介质。浸没式制冷效率更高，可以适应功率密度更高的机柜和数据中心，具有更好的节能效果。它已广泛应用于超级计算和高性能计算领域。全浸没式液冷服务器有望成为未来的技术趋势。喷淋液体冷却是一种液体冷却形式，通过重力或系统压力将冷却液直接喷洒到加热器件或与之连接的导热元件上，属于直接接触液体冷却。喷淋液冷系统主要由冷却塔组成，CDU、一次侧& 由二次侧液冷管道、冷却介质和喷淋液冷机柜组成；喷淋液冷机柜通常包括管道系统、布液系统、喷淋模块、回流系统等。喷雾液冷却效果和低PUE将大大提高其利用率，但由于改造成本高，现阶段应用较少。02液冷发展历史沿革

从液冷的历史来看，海外厂商具有先发优势，中国厂商后来实现了突破。IBM于1964年开发了世界上第一台冷冻水冷却计算机System 360，开创了液冷计算机的先例。2008年，IBM重返液冷，发布了液冷超级计算机Power 575。2009年，英特尔推出了矿物油浸没散热系统。2011年，中科曙光率先对服务器液冷技术进行了探索和研究，2013年完成了第一台冷板液冷服务器原理机和第一台浸没式液冷原理验证。2015-2018年，中科曙光、华为、浪潮信息、联想、阿里巴巴等国内厂商实现了液冷服务器大规模商业应用项目的实施和弯道超车。2018年，谷歌宣布将在其数据中心采用液冷技术，并表示其数据中心的冷却模式将在未来向液冷方向转变。2019年，中科曙光实现了世界上第一个“刀片浸没相变液冷技术”的大规模部署，将单机功率密度提高到160kW，TC4600E-LP液冷刀片服务器液冷部分PUE低于1.1，处于世界领先地位。2021年，阿里云在“第十六届中国IDC产业年度仪式”上正式向业界发布了首款单相浸没液冷解决方案——潘久Immersion DC 1000年，将绿色液冷技术与终极计算能力平台相结合，实现基础设施散热能力与服务器、网络设备的高效整合和整体交付，整体能耗可降低34.6%。2022年，浪潮信息发布了全堆液体冷却产品、通用服务器、高密度服务器、机柜服务器、人工智能服务器四系列支持冷板液体冷却，同时浪潮信息亚洲最大的液体冷却数据中心研发生产基地——天池正式生产，年产能达到10万台，实现了行业第一个冷板液体冷却机柜的大规模交付。液冷技术在国内外的发展历程：数据来源：液冷数据中心产业链，电信运营商白皮书

目前，液体冷却行业生态尚未完全成熟。目前，行业内还没有统一的服务器和机柜接口标准。由于机柜与服务器需要深度耦合，各服务器设备、冷却液、制冷管道、供配电等产品形式不同，不同厂家的产品接口不同，不能相互兼容，必然会限制竞争，影响行业的高质量发展，因此需要产业链上下游的协调推广。液冷产业生态涉及上、中、下游产业链，包括上游产品零部件供应商、中游液冷服务器供应商和下游计算能力用户。液冷数据中心的上游主要是产品部件，包括接头CDU、电磁阀、TANK、maniflod等。中游主要是液冷服务器，是产业链的核心。下游产业主要包括互联网、金融、电信、政府、交通、能源等信息产业，涵盖智能计算、电子政务、企业信息化、关键应用、民生等相关领域，包括腾讯、阿里巴巴三大电信运营商、大型互联网企业。04液冷市场格局

GRC(美国)是海外浸没式液冷市场的主要制造商、LiquidStack（美国）、Midas(美国)等；CoolIT是冷板液冷市场的主要制造商 Systems（美国）、Asetek（丹麦）、Motivair(美国)等等。谷歌、微软、英特尔IBM、HP等公司也在液冷技术领域进行了布局。在国内市场上，经过多年的技术积累和沉淀，一些企业表现出了明显的技术优势和市场先发优势。预计未来行业领先制造商将形成占据主要市场份额的竞争模式。总体而言，液冷行业仍处于发展初期，行业主要参与者分为三类：1. 液冷技术服务器制造商的冷却技术从房间级延伸到行级甚至服务器内部芯片级。能够参与液冷技术方案的服务器制造商有望更快地抓住计算能力升级的行业机遇，增强产品竞争力。国际数据公司（IDC）发布了《中国半年液冷服务器市场(2023年上半年)跟踪报告》。报告显示，浪潮稳坐在头上，第二名是新华社第三（紫光股份有限公司）。此外，超聚变（原华为）和ZTE的通信份额显著增加。目前，头部服务器制造商都有液冷技术布局。到了2022年，浪潮将是“All 在公司发展战略中，目前的AI大型模型有望引领计算能力需求升级，推动高功率密度智能计算和超级计算中心建设，加快配套设施液冷系统进入市场。中科曙光子公司曙光数字创新是浸没相变液冷的龙头企业。冷板液冷数据中心基础设施产品-C7000系列是中国首款大规模生产的冷板液冷数据中心基础设施产品和服务器冷板散热套件。在第六届数字中国建设峰会上，工业富联展示了其最新的2U液冷服务器、Tethys高性能高密度浸没模块化服务器，基于第四代英特尔强可扩展处理器设计的2U2N机构服务器，采用原始模块化结构实现了灵活的模块化布局。2. 华为电气艾默生系的专业温控制造商最早从事精密空调的研发和设计，具有多年的行业洞察力，对技术研发具有前瞻性，形成了平台的散热布局，可以应用于多个行业。国内机房空调市场一超多强，维迪技术领先地位稳定。根据ICTResearch数据，维迪技术在国内机房空调市场的市场份额约为30%，约为佳力图、艾特网能、依米康、华为和英维克。申菱环境、同飞股份等专业温控厂商也有相关的技术储备和布局。艾默生系深耕多年，诞生了国内优秀的数字能源上市公司:资料来源：wind, 国金证券3. 作为服务器的核心热源，提供包含芯片级散热的完整解决方案的供应商芯片。随着计算能力高、性能高、工艺先进芯片功耗的提高，散热方案升级为服务器内芯片级，芯片级散热由风冷系统升级为液冷。中石科技、双鸿科技、健策精准、富信科技等厂商在这一领域都有布局。人工智能芯片的功耗是传统CPU芯片的数倍，使用传统的风冷方案越来越困难和不经济；液体冷却芯片可用于液体冷却方案，降低换热水平，100%实现自然冷却，大大降低空调系统的能耗。芯片级液冷有望成为未来行业的发展趋势。散热有望从房间级、机柜级、服务器级演变为芯片级，通过散热部件与芯片表面的直接接触，实现更好的芯片散热。近年来，光讯科技、飞龙股份、网宿科技、润泽科技、烽火通信、锐信科技、科华数据等多家新“玩家”进入液冷产业链上下游环节。在人工智能+广泛应用的刺激下，数据中心的高速建设有望促进液冷服务器的快速发展。目前，中国的数据中心主要是通用计算能力。随着人工智能和边缘计算需求的增加，超级计算和智能计算数据中心的数量预计将迎来快速发展。在AIGC、在推动数据中心建设需求的趋势下，液冷方案的渗透率有望加快，迎来量价齐升。精选乐晴智库