服务器液冷技术成熟,改造成本低,占国内市场的90%

目前，服务器液冷技术在市场上的渗透率仍然很低，但随着英伟达B100芯片的广泛应用，预计服务器液冷市场的增长将显著改善。国内服务器市场规模约为1900亿元，其中液冷服务器约占16%。2.在高性能计算数据中心项目中，服务器、存储交换机等T设备占总投资成本的85%-90%，而机电设施、土建工程、装修等基础设施建设占10%-15%。机电部分占很大比例，其中暖通空调制冷系统约占机电投资的75%。在液冷项目中，暖通空调制冷的成本约为整个项目总成本的2.6%。虽然服务器中的冷板成本在服务器的整体成本中所占比例较小，但由于其材料（如纯铜）和加工成本较高，不容忽视。外部液冷系统的综合成本包括管道、CDU(冷却分配单元)、由于不同的冷却方案，冷却塔等设备的价格会波动约为每千瓦4000元。3.液冷材料的选择和工艺探索公司主要采购和制造铜板和铝座作为关键材料。虽然铜板的单一价值不高，但几十元可以买到一公斤以上的铜板，但铝座是采购的铸件。由于其优异的热传导性能，铜用于直接接触CPU的关键部件；低成本铝用于固定铜板和CPU，起到支撑作用。公司产品采用三层精密通道设计，提高导热效率，降低阻力。核心散热层由铜通道组成。4.高敏感性需求和成本控制液冷系统最大的挑战是确保密封不泄漏，以免损坏昂贵的服务器芯片。零泄漏是液冷产品的基本底线。液冷技术壁垒高，不同厂家产品质量不同，产品合格率成为衡量广商实力的核心指标。液体冷却系统还包括复杂的热管组件，如CDU和气管，对冷却液的控制和分配至关重要，需要优良的耐酸碱腐蚀性和准确的热交换效率，特别是CDU的耐腐蚀设计和准确的密封处理，是提高产品可靠性的核心环节。5.CDU成本分析在服务器液冷系统中，CDU已成为系统的重要组成部分，因为它集成了水泵、电子元件等关键部件，具有较高的成本和技术含量。虽然水泵、不锈钢管道、控制器等主要部件大多依赖外部供应商，但内部负责组装和部分控制部件的生产。尽管国内有凯旋之类的东西(Kaixuan)与中金环境等相对经济的供应商相比，在关键技术上与国外高端品牌仍存在一定差距。6.液冷技术的发展趋势和成本分析液冷技术正在稳步发展。冷板液冷技术技术成熟，改造成本低，占国内市场的90%。虽然初期投资大，配套设备限制多，成本高，但由于节能等优势，被视为未来的发展方向，尤其是新数据中心。液冷部件的价格差异显著，泵、CDU等设备的成本从数万元到数百万元不等。因此，初始设备选择和成本预算是至关重要的决策因素。7.技术壁垒与服务器市场竞争格局公司在液冷技术领域具有独特的竞争优势，其单千瓦价值和毛利率均表现良好。公司泡沫相变片的生产工艺技术壁垒较高，目前国内唯一能实现大规模稳定生产的公司，竞争对手难以复制。此外，通过与中科曙光合作，公司开发了定制化液冷却产品的特定芯片和服务器。这种特殊的设计增强了客户的粘性，使得其他芯片和服务器难以与Q兼容&AQ:目前，我国服务器液冷的市场渗透率如何，如传统服务器、培训服务器和推理服务器的液冷使用？A:过去两年，中国服务器市场规模约为1900亿元，其中液冷服务器市场规模约为120亿元，约占16%。这个比例预计会更大，但由于最近购买英伟达芯片的限制，预期的增长没有实现。目前，普通培训服务器和推理服务器的液冷渗透率不同，培训服务器的渗透率相对较低，而推理服务器的渗透率较高。超算服务器在我国市场规模仅超过100亿。在购买培训服务器的互联网制造商或下游，大多数人仍然选择使用液体冷却器，特别是那些建立大型计算能力中心的企业，但一些研究机构和学校可能会选择风冷服务器来建立更小的环境。总的来说，对于高性能计算需求，绝大多数是液冷而不是风冷。Q:在这些项目中，液冷系统和配电系统的价值能否提供一些您所做的液冷项目案例？A:在我们做的一些直算数据中心项目中，T设备(包括服务器、网络设备、存储等。)占整个数据中心总投资的85%以上，接近90%，而液冷等基础设施投资不到15%。这些IT设备绝对是投资的大部分。同时，机电、土建、装修、照明等二级结构设施占10%左右。Q:数据中心成本中机电部件的比例如何？A:T设备占数据中心总成本的87%，其余13%为其他部分，其中机电部分主要包括供电和暖通空调制冷，约占75%。在液冷项目中，暖通制冷成本约占整个项目的20%，约占2.6%。Q:如问服务器和液冷系统的价值分布A:对于液冷服务器，冷板在服务器中所占比例较小。一台配备8个GPU的训练服务器的冷板部分约为2万元或3万元，总体比例不高。辅助冷板设备，包括CDU(冷却分配单元)和管道，每千瓦成本约4000元，涉及外部连接的管道和设备成本相对较高。Q:成本中液冷相关部件的分配如何？A:详细拆分后，管道和阀件约占2000元，CDU成本约1000元，外部冷却设备约500元。根据制冷方案和设备的不同，这些价格并非固定不变，通常价格在3500到4500元之间。Q:制冷服务器内部的硬件成本和价值是多少？A:服务器内部的冷板需要精细加工，加工成本高，铜材料成本高。此外，还需要考虑材料成本以外的劳动力成本和检验成本。该公司的产品毛利率一般为50%，这意味着材料、劳动力、研发等总成本约为产品价格的一半。Q:成本有可能随着规模的扩大而降低吗？A:随着产量的增加，大规模生产将降低成本。Q:铜板的材料成本是多少？A:如果只看铜板的成本，块的重量大概在1斤左右。需要注意的是，我们购买的铜板已经切割成特定尺寸。以前的价格不是很高，一斤多铜的成本可能在几百元左右。Q:你的铜板主要从哪些厂家购买？A:我们从专业的铜厂家购买铜板。至于合作的具体供应商，我可以在会后给你反馈。Q:除铜板外，你还使用铝板吗？A:我们从外部供应商那里购买铝座。由于模具开发、某些加工工艺和潜在的环境污染问题，我们不自己制造。因此，我们使用铝底座，因为铝比其他材料便宜又轻。铜板对应的铝座重量在200-300克左右。Q:铜板必须使用纯铜还是其他材料？A:我们用的是纯铜，不会用复合铜。Q:铜板和铝座是如何与GPU结合的？A:铝座的作用是固定功能。铜板表面贴合芯片，铝座用于将铜板上的GPU芯片固定在PC板上。这种结构有助于通过液冷系统有效散热Q:铜板中的冷却液是什么？A:铜板中使用的冷却液通常是乙二醇或丙二醇。实际上，整个铜板结构分为三层：两层铜壳由上下组成，中间为流道层。冷却液通过特定的加工工艺流经中间的流道层，在钎焊炉中焊接合成。设计考虑了高效的热传导和低流体阻力，部分加工还包括制作厚度为0.02mm的优质铜瓷片，类似于空调外机使用的铝箔。Q:铜板是否有连接接口，还是多个铜板焊接在一起？A:每块铜板都有一个单独的接口。整个液冷系统通过管道串联铜板。为了形成一个完整的液冷循环系统，外部将有两个接口连接到次级设备。Q:在实际应用中，服务器液冷系统最大的挑战是什么？有哪些困难或技术门槛？A:由于液体可能会损坏昂贵的硬件，如数万美元的GPU芯片，因此服务器液冷系统的核心挑战是确保没有漏液。解决这一挑战主要取决于密封技术和漏水检测系统的灵敏度。另一个困难是在材料成本和有效散热之间找到平衡点，使用尽可能少的铜材料，同时保持良好的冷却效果。此外，随着芯片功率密度的提高，如NVIDIA显卡，散热系统承受更大的压力，系统需要能够有效地带走更多的热量。为了提高散热效率，有3DVC和负压方案等技术尝试。Q:即使是大型制造商生产的液冷系统也有漏液的风险吗？A:是的，包括华为等大品牌在内的所有厂家生产的液冷系统都可能漏液。漏液有时不是由硬件本身引起的，而是由乙二醇或丙二醇等循环介质的化学变质或腐蚀引起的。冷却液的密封和正确处理对防止泄漏至关重要。Q:冷板液冷系统中使用的冷却剂有哪些，使用它们的目的是什么？A:常用的冷却剂包括乙二醇、丙二醇和去离子水，它们的成本并不高，因为它们是大规模生产的工业化产品。一些实验正在探索使用类似家用空调的制冷剂，如静默液冷。制冷剂的优点是，即使漏液，也会蒸发，不会损坏硬件。使用制冷剂可以提高液冷系统的散热能力。Q:冷板液冷系统的功能模块包括哪些关键部件？有何作用?A:关键功能模块主要包括CDU(冷冻水分配单元)、板式换热器及相应的管道系统。CDU的主要作用是分配和交换冷却液，它含有水泵，为系统循环提供动力。板式换热器的作用是通过水交换热量，将热量传递到外部冷却塔或干冷却器，最终通过水蒸发或风冷将热量传递到大气中。管道系统负责将冷却液分配给每个服务器。这些部件在防腐和密封方面面临挑战。确保连接处密封严密，避免漏液。Q:在液冷系统中，冷冻单元(CDU)成本比例高吗？泵和CDU控制设备对成本有何影响？A:由于CDU包含水泵、发电设施和许多控制电气设备，CDU的成本比例相对较高。由于管道采用不锈钢管道，又长又粗，这部分的制造成本也比较高。如果客户需要2N配置(备用多余的设备)，也会影响CDU的成本。CDU中的泵可能价值数万甚至数十万元，这取决于需求。泵的成本也占整个CDU的一定比例。Q:在您的液冷系统中，哪些部件是自制的，哪些是外部采购的？A:对于液冷系统中的部件，我们购买泵、发电机和冷却器等设备，购买后我们自己焊接不锈钢管道。我们公司自己制作了控制部分。高低压传感器、温度传感器、液位传感器等控制传感器也是外部采购的。至于板块，也是外部采购，我们会根据具体需要选择不同的供应商。Q:在选择供应商时，泵等关键部件会考虑哪些因素？除国外供应商外，国内哪些品牌做得好？A:对于泵等关键部件，我们将选择国外顶级品牌，如格兰富，因为它们具有良好的可靠性和性能，如流量、扬程、噪声控制和效率。这些品牌可以提供更低的能耗和更高的可靠性。至于国内品牌，我们也会采用，比如南方泵业，这是一个非常成功的模仿国外品牌的例子。它的质量很好，价格也更便宜。Q:贵的不锈钢零件和泵在您的液冷系统中能占多大比例？A:由于出货量少，不锈钢零件的价格相对较高。至于泵，如果选择铸造不锈钢并指定特定品牌，价格会更贵。例如，一般大型泵可能需要数万元，如果是特定定制的大型泵，价格会更高，可能是数十万元。根据泵的规格和客户的具体需求，确定此价格。假如我们选择国产品牌，价格可能会便宜一半左右。Q:国内外对服务器液冷技术的需求如何？哪些公司是领先的需求方？A:国内外对服务器液冷技术都有需求。比如字节跳动等科技大广对特定品牌服务器液冷技术有需求。客户通常希望选择成本高、可靠性好的品牌，因为选择成本低的国产液冷产品可能存在可靠性问题，从长远来看可能会造成更大的维护成本。Q:数据中心冷板和浸没式冷却(积木式)的应用如何？目前主流的冷却技术是什么？成本、性能和应用场景有什么区别？A:目前，我国90%以上的数据中心液冷解决方案都采用冷板技术。这是因为冷板技术成熟，实施相对简单，适用于现有数据中心，无需做太多变化。同时，服务器的改造和运维方式变化较小，运维成本较低。虽然沉浸式(积木式)冷却技术是孤独的输出和能耗效率(PUE)有优势，但现有数据中心的改造成本和复杂性较高，操作和维护也比较麻烦。从长远来看，浸没式冷却由于其高效、节能、环保等优点，可能成为一种发展方向。但近年来，由于现有技术能够满足需求，预计冷板技术仍将成为主流。Q:CDU目前在液冷技术中的技术壁垒高吗？核心和成本高的部件是什么？A:CDU(冷却分配单元)和液冷技术技术壁垒不高。其核心是控制系统和相关算法，包括控制和经验，即算法决定其性能。在成本方面，CDU有几十平方米的小产品和几百万的大产品。泵是CDU中成本较高的部件，价格从几万到几十万不等，具体由功率大小、厂家、型号等因素决定。Q:公司是否有能力自行生产冷板？A:公司有自己的冷板生产线。我们将购买大块铜板，并在自己的加工中心进行加工，并根据自己设计的图纸生产和组装冷板。Q:浸没式冷却技术和冷板技术之间的成本和性能差异如何？A:在某些方面，浸入式冷却技术的效果优于冷板，其PUE可达1.1左右，而冷板PUE一般在1.1到1.2之间。然而，沉浸式初始投资非常大，每2KW的投资成本约为2.3万至2.8万元。相比之下，冷板对应的机电投资一般为1.5万至1.7万元。尽管浸没式π从长远来看，该技术仍然是一个发展方向，特别是对于新建的数据中心。而且现有的数据中心改造成本过高，所以未来几年仍将以冷板为主流。Q:单千瓦价值这么高的原因是什么？为什么你的毛利比较高？A:由于我们生产的是双向液冷服务器液冷产品，这类产品的制造商较少，主要是我们所做的。所以我们通常把服务器和液冷系统捆绑起来，所以价格比较高。造成这种结果的原因之一是技术/技术壁垒，其他厂商很难实现大规模生产，主要是我们在做。例如，尽管在实验室环境中，一些制造商可能会展示类似的冷却技术，但他们通常很难实现大规模生产。因此，尽管我们长期稳定生产，但有时我们可能会遇到一些问题。Q:您向中科曙光供货，您能为英伟达、海光、升腾等公司提供服务吗？A:我们的产品是专门为中科曙光的芯片和刀片服务器设计的，所以我们的液冷系统和它的服务器是一起开发的。由于结构上的差异，其他公司很可能无法使用我们的双向液冷产品。然而，许多国内制造商可以实施单向液体冷却，因为单向系统类似于冰箱。只要不同服务器的冷却液兼容，就可以灵活匹配使用。三思行研