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此 报 告 仅供内部客户参 考 请 务 必 阅 读正文之后的免责条款部分 证 券 研 究 报告 大模型&大算力带来高功 耗，液冷 技 术 有 望 加 速 导入 数 据 中 心液 冷行 业 深度 报告 2023 年 10 月 19 日 评级 同步大市 评级变动：维持 行 业 涨 跌 幅比 较%1M 3M 12M 计算机-1.28-11.30 15.47 沪深 300-5.21-8.34-7.94 何晨 分析师 执业证书编号:S0530513080001 黄奕景 研究助理 相关报告 1 计算机行业 8 月月报：持续关注 AI 应用落地进程 2023-08-09 2 计算机行业 7 月月报：持续关注 AI 业绩兑现2023-07-04 3 计算机行业 6 月月报：算力需求高增长，Al 政策持续催化 2023-06-08 重 点 股 票 2022A 2023E 2024E 评级 EPS（元）PE（倍）EPS（元）PE（倍）EPS（元）PE（倍）曙光数创 1.64 20.86 0.84 40.89 1.08 31.70 买入 英维克 0.64 40.09 0.70 36.78 0.93 27.47 买入 浪潮信息 1.39 22.19 1.75 17.65 2.12 14.57 增持 资料来源：iFinD，财信证券 投 资 要 点：液冷是一种用液体来冷却电子设备的散热技术，能 够 显 著 提高 数据中心 散热效率。液冷技术根据冷却液与发热器件的接 触 方 式 不 同，可 以分为间接液冷和直接液冷，其中间接液冷主要包括冷板式液冷，直 接液冷包括浸没式液冷和喷淋式液冷。冷板式液 冷 和 浸 没 式 液 冷 是 目 前主流的液冷形式，冷板式液冷应用最为广泛，在改造成本、可维 护 性、兼容性方面具备优势；浸没式液冷冷却效果最好，节 能 性 上 优 势 明 显，但 可 维 护 性 和兼 容 性一 般，多 用 于高 功 率密 度 机柜。当前数据中心温控方式仍以风冷为主，液冷方案 中 冷 板 式 技 术 更 为 普及。2022 年数据中心液冷技术的渗透率大概在5%8%左 右，风 冷 仍然占据 90%以上的市场份额。按照服务器出货量口径统计，2023H1 我国冷 板 式 液 冷 服务 器 比例 为 90%左 右，浸没 式 液冷 渗 透率 为 10%。数据中心算力与能耗水涨船高，逐渐超出风冷散热阈值，液冷散热 已是趋势所向。Chatgpt 为代表的生成式人工智能 模 型 拉 升 算 力 需 求，百亿参数成为模型涌现门槛，算力成为大模型性能提升的关键。大 模 型带 来 大 算 力，大 算 力 带 来 高 功 耗，Intel 的多款 CPU 芯片的 TDP 已突破 350W，NVIDIA 的 H100 系列 GPU 芯片 TDP 更是达到 700W。这也导致单服务器和单机柜功率均显著上升，已 经 逐 渐 超 出 风 冷 散 热 的覆 盖 范 围，液冷 散 热已 成 为必 然 趋势。PUE限制是现阶段液冷技术发展的核心驱动力。PUE 代表数据中心能源 使 用 效 率，等 于 数 据 中 心 总 耗 电/IT 设 备 耗 电，比 值 越 接 近 于 1，说明能源越接近全部都用于 IT 设 备 负 载 上。我 国 数 据 中 心 平 均 PUE 为1.49，仍 有 半 数 区 域 的 数 据 中 心 PUE 位于 1.5 以 上。近 几 年，国 家 与地方出台了一系列针对新建与老旧数据中心PUE 的 管控 计划，明确 要求 东、西 部 枢 纽 节 点数据中心 PUE 分别控制在 1.25、1.2 以 下。而 传统风冷方案的数据中心 PUE 一般在 1.5 左 右，高 于 政 策 要 求 的 范 围；液冷方案能够有效降低冷却系统的能耗水平，从而将数据中心整体PUE 降低到 1.05-1.2 左右，满足相关的政策要求。-7%13%33%53%73%2022/10 2023/01 2023/04 2023/07 2023/10计算机 沪深300行业深度 计算机 此 报 告 仅供内部客户参 考-2-请 务 必阅读正文之后的 免 责 条 款 部 分 行业研究报告 数据中心TCO是液冷技术规模应用的关键因素。数 据 中 心 总 成本（TCO）包 括 建 设 成 本（Capex）和 运 营 成 本（Opex）。根 据 奕 信 通 科技在2022 年数据中心标准峰会发布的报告进行测算，以 华 东 地 区 数 据中心建设情况为例，现阶段冷板式液冷方案的TCO 甚至Capex 已 经低于 风 冷，浸 没 式 液 冷 方 案 的 TCO 也 将 在 运 行 五 年左 右之 后出 现低 于风冷 方 案 的 拐 点。但 是 该 测 算 结 果 依 赖 于 一 定 的 前 提 条 件：如 机柜 功率达到 30KW、不 计 算 服 务 器 折 旧 和 服 务 器 运 营 支 出、水 电 费 与 房 租 等运营成本按华东地区情况计价、采用集中式大型 IDC 机房且 IT 设备在 12 个月线性上架后实现 80%负 载 率、外 界 气 温 对 制 冷 系 统 的 能 耗求 较 高 等。因 此 在 西 北 部 地 区、较 小 型 数 据 中 心 等 场 景 下 液 冷技 术的经济性尚没有完全体现。但在数据中心发展的大型化、集约化 的 趋 势下，且 液 冷 方 案 仍 存 在 每 年 降 本 5-10%的 空 间，再 考 虑 到 液 冷 方 案 能够有效延长服 务 器 使 用 寿 命，未 来 液 冷 数 据 中 心 TC O 的优势将更加明显。数据中心液冷未来市场规模估算：到 2025 年，中国 数据 中心 液冷 市场规模将达到 359 亿元左右，CAGR 达到 72.4%；AI 数据中心液冷市场规模将达到 280 亿元左右，CAGR 达到 71.4%；通 用 数 据 中 心 液 冷 市场规模将达到 79 亿元，CAGR 达到 76.2%。相关标的和投资建议：由于液冷设备与基础设施主要依附于服务器和机 房 而 存 在，建 议 关 注：1）服 务 器 产 品 技 术 实 力 雄 厚，积 极 布 局 液 冷技术的服务器厂商：曙 光 数 创、浪 潮 信 息；2）多 年 深 耕 温 控 领 域，多点 布 局 的 机 房温 控 厂商：英维克。风险提示：产业政策不及预期风险；人工智能技术发展 不 及 预 期 风 险；芯片算力与功耗发展不及预期风险；液冷技术发展不及预期风险；行业 竞 争 加 剧风 险 WUAZyRnQsRrQrPsRnQoRrQaQcMaQnPoOsQsRlOpOmMlOpNpMbRrQmMvPoMsMwMoMyQ 此 报 告 仅供内部客户参 考-3-请 务 必阅读正文之后的 免 责 条 款 部 分 行业研究报告 内 容 目录 1 液冷技术详解.5 1.1 冷 板 式 液冷.6 1.2 浸 没 式 液冷.6 1.2.1 单 相 浸 没式 液 冷.7 1.2.2 双 相 浸 没式 液 冷.7 1.3 喷 淋 式 液冷.8 1.4 不 同 液 冷方 案 的比 较.9 1.4.1 冷 板 式 液冷 目 前应 用 最为 广 泛，在 改造 成 本、可 维护 性、兼 容性 方 面具 备 优势.10 1.4.2 浸 没 式 液 冷 的散 热效 果 和节 能 性优 势 明显，但兼 容 性和 维护 性 一般，多用 于 高功率 密度 机 柜.10 1.4.3 喷 淋 式 液 冷 在安 装便 利 性、空 间利 用 等方 面 有优 势，但 是现 阶 段落 地 应用 相 对较少.11 2 数据中心液冷行业 基本情况与竞争格局.11 2.1 基 本 情 况：数 据中 心 液冷 行 业如 日 方升，液冷 技 术有 望加 速 导入.11 2.2 产 业 链：涉 及 环节 众 多，存 在较 高 进入 壁 垒.12 2.3 竞 争 格 局：行 业仍 处 于技 术 验证 阶 段，市 场格 局 尚不 明确.14 3 数据中心液冷行业 未来看点.16 3.1 AI 推理/训 练服 务 器 功耗 有望 达 到 10/2kW，液冷 方 案成 为 首选.16 3.2 PUE 限 制 是 现阶 段液 冷 技术 发 展的 核 心驱 动 力.20 3.3 数据中心 TCO 是 液 冷技 术规 模 应用 的 关键 因 素.23 3.4 液 冷 技 术能 够 有效 延 长服 务 器使 用 寿命，实现 降 本增 效.28 3.5 解 耦 交 付模 式 成为 未 来发 展 趋势，助力 液 冷产 业 规范 化发 展.29 4 数据中心液冷未来 市场规模估算.30 5 相关标的和投资建 议.33 5.1 曙 光 数 创：中 国数 据 中心 液 冷时 代 领军 者.33 5.2 浪 潮 信 息：服务 器龙 头“All in”液冷.36 5.3 英 维 克：精 密 温控 龙 头 积极 布局 液 冷技 术.38 6 风险提示.40 图 表 目录 表 1：不同 液冷 技 术对 比.9 表 2：主要 厂商 液 冷技 术 与产 品 布局.15 表 3：通用/AI 训练/AI 推理 服 务器 配 置示 例 与功 耗 计算.18 表 4：国家 对于 数 据中 心 PUE 的 管 控 政策 日 趋严 格.21 表 5：地方 对于 数 据中 心 PUE 的 管 控 政策.22 表 6：数据 中心 TCO 测 算 的 假设 条 件.24 表 7：数据 中心 Capex 测 算 结果.25 表 8：数据 中心 Opex 测 算 结果.26 表 9：数据 中心 TCO 测算.27 表 10：冷 板式 液冷 方 案交 付 模式 对 比.29 表 11：主 要厂 商 液冷 技 术方 案 交付 模 式.30 表 12：中 国数 据中 心 液冷 市 场规 模 估算.32 此 报 告 仅供内部客户参 考-4-请 务 必阅读正文之后的 免 责 条 款 部 分 行业研究报告 图 1：液冷 技术 分 类.5 图 2：液冷 系统 通 用架 构 原理 图.6 图 3：冷板 式液 冷 系统 示 意图.6 图 4：单相 浸没 式 液冷 系 统示 意 图.7 图 5：双相 浸没 式 液冷 系 统示 意 图.7 图 6：喷淋 式液 冷 系统 示 意图.8 图 7：数据 中心 液 冷技 术 渗透 率.11 图 8：2023H1 冷 板 式和 浸没 式 液冷 服 务器 比 例（出 货量）.12 图 9：液冷 产业 链 与主 要 厂商.13 图 10：数 据中 心液 冷 行业 仍 处于 技 术验 证 阶段.14 图 11：2020 年 中 国液 冷数 据 中心 厂 商竞 争 力矩 阵 图.14 图 12：2021-2023H1 中 国 液冷 数 据中 心部 署 规模 情 况.14 图 13：全 球生 成式 AI 算力 市场 规 模预 测.16 图 14：TDP/算 力 下降 幅度 逐 渐减 小.17 图 15：英伟达 GPU 算 力 增长 迅 速.17 图 16：CPU/GPU TDP 变化趋势.17 图 17：2011-2020 年 平 均单 机柜 功 率变 化.19 图 18：2020 年 全 球 数据 中 心平 均 单机 柜 功率 情 况.19 图 19：单 机柜 功率 密 度与 冷 却方 式 演变.19 图 20：2019-2022 年 我 国 数据 中心 耗 电量.20 图 21：2021 年 我 国 各区 域 数据 中 心 PUE.21 图 22：不同 PUE 的 数 据中 心能 耗 结构.23 图 23：数 据中 心不 同 冷却 方 式 PUE.23 图 24：数 据中 心基 础 设施 组 成（机 电部 分 Capex）.24 图 25：液 冷相 比于 风 冷方 案 的机 电 部分 Capex 比较.25 图 26：数 据中 心 Opex 结 构（风冷）.26 图 27：电 子设 备故 障 统计 数 据结 果 分析.28 图 28：浸 没式 液冷 服 务器 相 比于 风 冷服 务 器部 件 的失 效 率.29 图 29：曙 光数 创数 据 中心 液 冷产 品 矩阵.33 图 30：2019-2023H1 曙 光 数创 营 收及 增速.34 图 31：2019-2023H1 曙 光 数创 归 母净 利润 及 增速.34 图 32：2019-2023H1 曙 光 数创 营 收构 成.34 图 33：2019-2023H1 曙 光 数创 分 业务 毛利 率.35 图 34：曙 光数 创液 冷 技术 与 产品 均 处于 行 业领 先 梯队.35 图 35：2022 年 中 国 液冷 服 务器 市 场份 额.36 图 36：浪 潮信 息全 栈 布局 液 冷.37 图 37：浪 潮信 息全 液 冷机 柜.37 图 38：英 维克 业务 布 局.38 图 39：2018-2023H1 英 维 克营 业 收入 及增 速.38 图 40：2018-2023H1 英 维 克归 母 净利 润及 增 速.38 图 41：2018-2023H1 英 维 克与 佳 力图 机房 温 控业 务 营收 情 况.39 图 42：2019 年 中 国 机房 温 控设 备 市场 竞 争格 局.39 此 报 告 仅供内部客户参 考-5-请 务 必阅读正文之后的 免 责 条 款 部 分 行业研究报告 1 液 冷 技术详解 液冷是一种用液体来冷却电子设备的散热技术。液冷的工作原理是 以 液 体 作 为 冷 媒，利用液体的高热容和高热传导性能，通过液体流动将 IT 设备的内部元器件产生的热量传递到 设备 外，使 IT 设备的发热器件得到冷却，以保证 IT 设备在安全温度范围内运行（本文主要讨论数据中心应用场景下的液冷技术）。根据冷却液与发热器件的接触方式不同，可以分为间接液冷和直接液冷。间接液冷是指服务器热源与冷却液之间没有直接接触 的换热过程，以冷板式液 冷技术为主。直接液 冷是指将发热部件与 冷却液直接接触的冷 却方式，包括浸没式和喷 淋式液冷技术。其中 又可以根据冷却液是 否会发生液态到气态 的转变，将浸 没式 液冷 分为 单相 浸没 式液 冷和 双相 浸没 式液 冷。当 前，冷 板 式 液 冷 和 浸 没式 液 冷 为液 冷的 主要 形式。图 1：液 冷 技术 分 类 资料来源：根据 电信运营商液冷技术白皮书 整理绘图，财信证券 液冷系统通用架构 包括室外侧和室内侧两部分：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。室外侧为 外部 冷源，通常 为室 外的 冷水 机组、冷却 塔或 干冷 器，热量 转移 主要 通过 水温 的升降实现；室内 侧包 括供 液环 路和 服务 器内 部 流道，主 要通 过冷 却 液温 度的 升降 实现 热 量转移；两个部分通过 CDU 中的板式换热器发生间壁式换热。此 报 告 仅供内部客户参 考-6-请 务 必阅读正文之后的 免 责 条 款 部 分 行业研究报告 图 2：液 冷 系统 通 用架 构原 理 图 资料来源：中兴通讯液冷技术白皮书，财信证券 1.1 冷 板 式 液冷 冷板式液冷属于间接液冷，冷却液不与服务器芯片直接接触。冷板 式 液 冷 也 被 称 作芯片 级液 冷，技术 原理 是通 过在 服务 器组 件（如 CPU、GPU 等高 发热 部件）上安 装 液冷板（通常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体），服务 器组 件通 过导 热部 件将 热量 传导 到 液冷板 上，然后利用 液冷 板 内部的液体循环将 热量传递到远离服务 器的散热单元；同时 一般会增设风冷单元为低发热元件进行散热。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 3：冷 板 式液 冷 系统 示意图 资料来源：中兴通讯液冷技术白皮书，财信证券 1.2 浸 没 式 液冷 浸没式液冷属于直接液冷，将发热器件浸没在冷 却 液 中 进 行 热 交 换，依 靠 冷 却 液 流动 循 环 带走 热量。浸没式液冷系统室外侧包含冷却塔、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。浸没式液冷根据冷却液换热过 程 中 是 否 发 生 相 变，可 以 进 一 步 分 为 单 相 浸 没 式 液冷 此 报 告 仅供内部客户参 考-7-请 务 必阅读正文之后的 免 责 条 款 部 分 行业研究报告 和 双 相 浸没 式 液冷 技 术。1.2.1 单 相 浸 没式 液冷 在单相浸没式液冷中，冷却液在热量传递过程中 仅 发 生 温 度 变 化，而 不 存 在 相 态 转变。单相浸没式液冷 的技术 原理 为：CDU 循环泵驱动二次侧低温冷却液由浸没腔体底部进入，流经 竖插 在浸 没腔 体中 的 IT 设备时带走发热器件热量；吸收热量升温后的二次侧冷却液由浸没腔体顶部出口流回 CDU；通过 CDU 内部的板式换热器将吸收的热量传递给一次侧冷却液；吸热升温后的一次侧冷却液通过外部冷却装置（如冷却塔）将热量排放到大气环境中，完成整个冷却过程。图 4：单 相 浸没 式 液冷 系统 示 意图 资料来源：浸没式液体相变冷却系统应用进展，财信证券 1.2.2 双 相 浸 没式 液冷 双相浸没式液冷的不同之处在于冷却液会发生相态转变。双相浸没式液冷的传热路径与单相浸没液冷基本 一致，主要差异在于 二次侧冷却液仅在浸 没腔体内部循环区域，浸没腔体内顶部为气态区、底部为液态区；IT 设备完全浸没在低沸点的液态冷却液中，液态冷却液吸收设备热 量后发生沸腾，汽化 产生的高温气态冷却 液因密度较小，会逐 渐汇聚到浸没腔体顶部，与安装在顶部的冷凝 器发生换热后冷凝为 低温液态冷却液，随 后在重力作用下回流至腔体底部，实现对 IT 设备的散热。图 5：双 相 浸没 式 液冷 系统 示 意图 资料来源：浸没式液体相变冷却系统应 用进展，财信证券 此 报 告 仅供内部客户参 考-8-请 务 必阅读正文之后的 免 责 条 款 部 分 行业研究报告 1.3 喷 淋 式 液冷 喷淋式液冷属于直接液冷，将冷却液精准喷洒于电子设备 器 件 进 行 散 热。冷却液借助特制的喷淋板精准喷 洒至发热器件或与之 相连接的固体导热材 料上，并与之进行热 交换，吸热后的冷却液换 热后将通过回液管、回液箱等集液装置进 行收集并通过循环泵 输送至 CDU 进行下一次制冷循环。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、回液系统等。图 6：喷 淋 式液 冷 系统 示意 图 资料来源：中兴通讯液冷技术白皮书，财信证券 此 报 告 仅供内部客户参 考-9-请 务 必阅读正文之后的 免 责 条 款 部 分 行业研究报告 1.4 不 同 液 冷方 案的 比 较 表 1：不 同 液冷 技 术对 比 冷板式液冷 浸没式液冷 喷淋式液冷 双相浸没式 单相浸没式 原理 冷 板 贴 近 服 务器 芯 片等 高 发 热元 件，利 用 冷板 中 冷却 液 带 走热 量；同 时 增设 风 冷单 元 带 走低发热元件散热 服务器完全浸没在冷却液中，冷却液发生相变气化并带走热量 服务器完全浸没在冷却液中，冷却液循环流动并带走热量 冷 却 液 从 服务 器机箱 顶部喷淋 下来，通 过 对 流 换热 为 发热部件降温 节能性（PUE）1.2 1.04-1.07 1.09 1.1 左右 主要优势 1）兼容性：可兼容现有硬件架构，改 造 成本 低，灵活适用于旧机房改造和新建机房；2）散热效果与节能性：冷却效 果 和 节 能 性要 远 好于 风 冷；3）可靠性：液体与设备不直接接触，可靠性更高；4）维护性：系统易维护；5）噪声：风机转速大幅降低 1）散热效果与节能性：直接接触式的热交换，传热系数高，冷却效果 与 节能性更好；2）紧 凑：支 持 高密 机 柜；同 时，机 柜 间 无 需隔 开 距 离，机房 不 需要 架 空地 板、无 需 安装 冷热通道封闭设施 等；3）可 靠 性：设 备完 全 浸没 在 液 体 中，排 除 了温度灰尘等带来的可靠性问题；4）噪声：100%液体冷却，无需配置风扇 安 装 便 捷，空 间利用率高，设备 静音，节省冷却液 局限性 1）液体没有与电子器件直接接 触，而 是 通过 金 属管 壁 进 行热 交 换，与 直接 接 触的 浸 没 式液冷相比冷却与节能效果欠佳；2）IT 设备、冷却液、管路、供 配 电 等 不 统一，服务 器 多 与机柜深耦合；3）管路接头、密封件较多，漏液维护复杂 1）兼容性差：IT 设备需要定制，光模块、硬盘等部件兼容性仍待验证；2）维 护 复 杂：浸没 式 液冷 设 备 维 护 时 需 要 打开 Tank 上 盖，并 配 备 可移 动 机 械 吊 臂 或 专 业维 护 车 实 现 设备 的 竖直 插 拔，维 护复 杂 度高；3）承 重 要 求 高：因 浸 没式 液 冷系 统 Tank 内充满 冷 却 液，整柜 重 量大 幅 增加，对机 房 有特 殊承重要求；4）国 产 冷 媒 待 验证：单相 浸 没 式 液 冷 方 案 所使用的国产冷媒仍待验证 节 能 效 果 差于 浸没式 液 冷，且存 在与浸 没 式 液 冷相 同的局限性问题 应用范围 目前应用最为广泛 适 用 于 对 功 率密 度、节 能 性要 求 较高 的 大型 数据中心 不 适 合 高 密度 服务器 和 超 大 规模 数据中 心，现 阶段 落地应用相对较少 主流厂家 华为、浪潮、曙光 数创、新华三、英维克等 曙光数创、诺亚等 阿里、绿色云图、云酷 等 广东合一 资料来源：中兴 通 讯 液 冷技 术 白皮 书，数据 中 心单 相 浸没 液冷 规 模化 应 用关 键 技术 研 究，电信运营商液冷技 术 白 皮 书，财 信证 券 此 报 告 仅供内部客户参 考-10-请 务 必阅读正文之后的 免责条款部分 行业研究报告 1.4.1 冷 板 式 液冷 目前 应用 最为 广泛，在 改造 成本、可 维护 性、兼容 性方 面具 备优 势 冷 板 式 液冷 的优势主要 在于：1）兼容 性：冷板式液冷的改造成本相对较低，不需要对数据中心现有的机房及机柜进行大规模改造，其适 用的 硬盘、光模 块等 服务 器部 件与 风冷 方案 一致，运维 模式、机房承重与风冷场景也基本一致；2）散热效果与节能性：冷却效果和节能性要远好于风冷，PUE 可以达到 1.2 左右；（据 绿 色高 能效 数据 中心 散热 冷却 技术 研究 现状 及发 展趋 势 数据 显示，风冷 散热 下数据中心的 PUE 值通常在 1.5 左右）3）可靠性：液体与设备不直接接触，可靠性更高；4）维护性：易开展维护性设计，可实现在线维护方案；5）噪声：风机转速大幅降低，噪声值可至 70dB 左右。冷 板 式 液冷 的局 限性 主要 在于：1）液体 没有 与电 子器 件直 接接 触，而是 通过 金属 管壁 进行 热交 换，与直 接接 触的 浸没式液冷相比冷却与节能效果欠佳；2）IT 设备、冷却液、管路、供配电等不统一，服务器多与机柜深耦合；3）管路接头、密封件较多，漏液维护复杂。1.4.2 浸 没 式 液冷 的散 热效 果和节能性优势明显，但兼容性 和维 护性 一般，多用于 高功率 密 度 机柜 浸没 式 液冷 的优势主要 在于：1）散热效果与 节能性：与冷板式液冷相比，浸没式液冷中采用了直接接触式的热交换，传热 系数 高，冷却 效果 更好，节能 性更 强（双相浸没式 液冷方案的 PUE 在 1.04-1.07左右，单相浸没式为 1.09 左右）2）紧凑：支持 高密 机柜，单柜 散热 量高 达 160kW；同时，机柜 间无 需隔 开距 离，机房不需要空调和冷冻机组、无需架空地板、无需安装冷热通道封闭设施；3）可靠性：设备完全浸没在液体中，排除了温度、风机振动、灰尘等带来的可靠性问题；4）噪声：100%液体冷却，无需配置风扇，实现极致“静音”机房。浸 没 式 液冷 的局 限性 主要 在于：1）兼容 性 较 差：IT 设备 需要 定制，光模 块、硬盘等部件兼容性仍待验证；此外，双相浸没式液冷方案适配的服务器需改为刀片式，其专用机柜对于管路要求高，控制复杂；2）维护 复杂：浸没 式液 冷设 备维 护时 需要 打开 Tank 上盖，并配 备可 移动 机械 吊臂 或 此 报 告 仅供内部客户参 考-11-请 务 必阅读正文之后的免责条款部分 行业研究报告 专业维护车实现设备的竖直插拔，维护复杂度高，耗时长；且开盖维护过程有一定的冷却液挥发问题，增加运行成本；3）承重 要求 高：因浸 没式 液冷 系统 Tank 内充 满冷 却液，整柜 重量 大幅 增加，对机 房有特殊承重要求，普遍要求浸没式液冷机房地板承重应大于 1500kg/m2；4）国产冷媒待验证：单相浸没式液冷方案所使用的国产冷媒仍待验证。浸没式液冷比较适用 于对功率密度、节能 性要求较高的大型数 据中心，特别是地 理位置较为特殊、空间有限的数据中心。1.4.3 喷 淋 式 液冷 在安 装便 利性、空 间利 用等 方面 有优 势，但是 现阶 段落 地应 用相 对较少 喷淋式液冷不需要对数据中心基础设施进行大幅改动，安装便捷，空间利用率高，且喷淋方式能够节省冷却液，其不足在于服务器整体密封于气相柜中，排液、补液，维护时会破坏服务器原有密封 结构。目前喷淋式液 冷技术的应用场景有 限，只有少量数据中 心采用了喷淋式液冷技术。2 数 据 中心液冷 行业基本 情况与竞 争格局 2.1 基 本 情 况：数据 中 心液 冷行 业如 日方 升，液冷 技术 有望 加速 导入 数据中心温控方式仍以风冷为主，液冷技术有望加速导入。目前 数据 中 心 的 散 热 方式仍然以风冷为主，在 算力设备以及数据中 心机房的高热密度趋 势和高能效散热要求 的双重推动下，预计未来 液冷将成为主流的数 据中心温控方式。根 据产业调研与曙光数 创的信息，2022 年数据中心液冷技术的渗透率大概在 5%8%左右，风冷 仍然 占据 90%以上的市场份额；预计 2025-2028 年时液冷技术的渗透率有望达到 30%。图 7：数 据 中心 液 冷技 术渗 透 率 资料来源：产业调研，曙光数创 公开言论，财信证券 5%8%30%0%5%10%15%20%25%30%35%2022 2025E2028E数据中心液冷替代比例 此 报 告 仅供内部客户参 考-12-请 务 必阅读正文之后的 免责条款部分 行业研究报告 液冷方式以冷板式为主，浸没式技术有望加速推广。当前主流的液冷技术包括 冷 板式液冷和浸没式液冷，由于冷板式液冷对于 数据中心的改造难度 较低，改造所需成本 也较为 可控，所以 目前 冷板 式液 冷的 市场 应用 相对 更加 普及。根据 IDC 中国半年度液冷服务器市场（2023 上半 年）跟踪 报告，按照服务器出货量口径统计，2023H1 我国 冷板式液冷服务器比例达到 90%左右，浸没式液冷渗透率仅为 10%。但随着国家对于数据中心PUE 的政策要求的愈发严格，机柜功率密度的持续抬升以及浸没式液冷技术的逐渐成熟，浸没式液冷方案有望进入加速推广期。图 8：2023H1 冷 板 式和 浸 没式 液冷 服 务器 比例（出货 量）资料来源：IDC 中国半年度液冷服务器市场（2023 上半年）跟踪，财信证券 2.2 产 业 链：涉 及环 节 众多，存 在较 高进 入壁 垒 液冷产业链涉及环节众多，包括上游的液冷设备 及 产 品 零 部 件 提 供 商、中 游 的 液 冷服务器及液冷基础设施提供商与下游的数据中心使用者。上游主要为产品零部件及液冷设备，包括快速接头、CDU、电磁阀、浸没液冷 TANK、manifold、冷却液等产品，代表性厂 商有 英维 克、3M、高 澜股 份、云酷、奕 信通、广 东合 一、绿色 云图、巨 化股 份等。中游主要为液冷服务器、芯片厂商以及液冷 集成设施、模块与机 柜等，代表性厂商有 华为、中兴、浪潮、曙光、新华 三、联想、超聚 变、英特 尔等。下游 主要 为数 据中 心的 使用者，包括 三家 电信 运营 商，百度、阿里 巴巴、腾讯、京东 等互 联网 企业，数据 港、光环 新网等第三方 IDC 服务商以及政府、科研机构、金融、能源、交通等其他信息化需求客户。90%10%冷板式 浸没式 此 报 告 仅供内部客户参 考-13-请 务 必阅读正文之后的 免责条款部分 行业研究报告 图 9：液 冷 产业 链 与主 要厂 商 资料来源：电信运营商液冷技术白皮书，各公司官网，财信证券 产 业 链 存在 较高 的技 术、人才、客 户认 证壁 垒。1）技 术 壁 垒：液冷数据中心基础设施产品的研发和制造涉及冷却技术、制冷系统设计及仿真技术、温湿度 解耦控制算法等多项 技术领域，要求企业 在液冷核心技术进行 多年研 究积 累，深入 掌握 液冷 技术 的相 关原 理和 应用。此外，液冷 数据 中心 基础 设施 产品 工艺流 程复 杂，需要 掌握 生产 制造 流程 中的 核心 工艺，同时 需具 备成 熟的 控制 体系，对产 品质量进行把控，保证产品的合格率，因此数据中心液冷行业具有较高的技术壁垒。2）人 才 壁 垒：液冷数据中 心基础设施领域属于新兴技术密集型产业，产品性能涉及材料 化学、热力 学、电子 学、计算 机科 学等 多学 科，并且 数据 中心 的制 冷系 统存 在定 制化特征，因此对研发技术 人员的技术研发能力 和行业经验要求较高。目前行业发展历程 较短，技术 与产 品仍 处于 验证 阶段，高端 技术 人才 相对 稀缺，且高 端人 才主 要集 中规 模较 大的企业以及国家级研究 机构中，因此新进企 业难以在短期内培养 出一批具备技术开发 实力并拥有丰富实践项目 经验的专业技术队伍，由此数据中心液冷 行业存在较高的专业 人才壁垒。3）客 户 认 证 壁 垒：出于 安全 性、稳定 性等 考虑，企业 客户 在选 择液 冷数 据中 心基 础设施供应商时通常需要进行严格的资质验证。尤其是金融、医药等机构出于数据安全、保密等要求，对液冷数据 中心基础设施解决方 案供应商挑选非常严 格，需要对企业产品 质量水 平、项目 经验、技术 研发 能力 进行 综合 考察，因此 认证 过程 复杂 且耗 时较 长。液冷 数据中心基础设施厂商应 具备较强的产品研发 能力、稳定的产品供 应以及售后服务经验，同时具备丰富的技术储备，才能满足不同客户的需求。另一方面，由于更换液冷数据中心基础设施供应商会对产 品的稳定性形成风险，客户在与液冷数据 中心基础设施供 应商 建立生产配套关系后，倾向于维持与现有技术供应商的合作，不会轻易更换主要供应商，因此先进入者一旦建立起 自身客户资源、形成 先发优势，新进入企 业将很难在短期内争 夺 此 报 告 仅供内部客户参 考-14-请 务 必阅读正文之后的 免责条款部分 行业研究报告 市场份额、改变行业现有格局，因此数据中心液冷行业具有较高的客户认证门槛。2.3 竞 争 格 局：行业 仍 处于 技术 验证 阶段，市 场格 局尚 不明 确 目前液冷行业仍处于技术验证阶段，技术路线、产品结构、行业标准等还无定数，国外厂商难以进入中国市场，市场竞争格局尚不明确。目前市场中主要厂商在液 冷 技 术和产品方面还处于实验 研究或初步应用阶段，产品结构与行业标 准尚在演进，市场内 还未形成具备较强核心竞争力的龙头厂商，市场竞争格局尚未稳定。此外，由于中国对数据安全 的保 护，在数 据中 心基 础设 施的 供应 方面 存在 一定 的地 域壁 垒，因此，目前 国外 厂商的产品的应用主要以其本国市场为主，进入中国市场较为困难。图 10：数 据中 心液 冷 行业 仍处 于 技术 验证 阶 段 资料来源：电信运营商液冷技术白皮书，财信证券 曙光数创暂列第一梯队。液冷行业目前的核心参与者包括服务器厂商、互联网厂商和温控厂商等三类。第一梯队的厂商为中科曙光（曙光数创），赛迪顾问2023 中国液冷应用市场研究报告显示，2021 年至 2023 年 H1 曙光数创以 58.8%的市场份额位列中国液冷数据中心基础设 施市场部署规模第一；第二梯队包括华为、联想等服务器厂商 与阿里巴巴等互联网厂商；第三梯队有广东合一、维谛技术、英维克等温控厂商以及浪潮信息、戴尔中国等服务器厂商。图 11：2020 年 中 国液 冷 数据 中心 厂 商竞 争 力矩 阵图 图 12：2021-2023H1 中 国 液 冷数 据中 心 部署 规模 情 况 资料来源：赛迪顾问中国液冷数据中心发展白皮书，财信证券 资料来源：赛迪顾问2023 中国液冷应用市场研究报告，财信证券 41.2%58.8%其他厂商 曙光数创 此 报 告 仅供内部客户参 考-15-请 务 必阅读正文之后的 免责条款部分 行业研究报告 温 控 厂 商、服 务 器 厂 商 与 互 联 网 公 司 等 厂 商 积 极 布局 液冷 技术，相继 推出 核心 产品。目前，中科 曙光、华为、阿里 巴巴、浪潮 信息、英维 克等 厂商 都已 经有 了成 熟的 液冷 产品应用案例。（1）温 控 厂 商：英维克推出 Coolinside 全链条冷板式液冷解决方案，打破了国外 技术 壁垒，已实 现单 机柜 200kW 批量 商用；高澜 股份 可提 供冷 板式 和浸 没式 液冷 服务器热管理解决方案及 集装箱液冷数据中心 解决方案，目前已实 现服务器液冷相关产 品样件及小批量供货；申 菱环境天枢液冷温控 系统已成功应用于超 算数据中心、海外数 据中心、中国 移动 南方 基地 液冷 机房 等项 目中。（2）服 务 器 厂 商：曙光 数创（中 科曙 光子公司）旗下布局有双相浸没式液冷产品 C8000 系列与冷板式液冷产品 C7000 系列，2019年首次实现双相浸没式液冷数据中心产品 C8000 产品在国家级重大科研装置大规模部署；华为 2022 年发布 FusionServerPro 冷板全液冷系统解决方案，应用于高功耗密度服务器机柜部署场景；联想新一代海神 温水水冷系统在 42U 的标准机柜中，最多可以支持 144 张最新的 GPU 和 72 个 CPU，它采 用了 冷板 全水 冷设 计方 案，功耗 器件 覆盖 高达 98%，PUE最低 1.05；浪潮 信息 将“All in 液冷”纳入公司发展战略，全栈布局液冷，发布全栈液冷产品，实现通用服务器、高密度服务器、整机柜服务器、AI 服务器四大系列全线产品均支持冷板式液冷，并提供液冷数据中心全生命周期整体解决方案。（3）互 联 网 公 司：阿里巴巴 2021 年发布了行业首款单相浸没液冷解决方案 磐久 ImmersionDC1000；京东云与浪潮信息 2022 年 3 月联 合发 布“天 枢（ORS3000S）液冷 整机 柜服 务器”，该产 品支持冷板式液冷，目前已在京东云数据中心实现规模化部署。表 2：主 要 厂商 液 冷技 术与 产 品布 局 厂商类别 厂商名称 液冷技术及产品布局 温控厂商 英维克 Coolinside 全链条冷板式液冷解决方案 高澜股份 冷 板 式 和 浸 没式 液 冷服 务 器 热 管理 解 决 方 案 及集 装 箱液 冷 数 据 中心解决方案 申菱环境 天枢液冷温控系统 服务器厂商 中科曙光/曙光数创 冷板式液冷 C7000 系列、浸没式液冷 C8000 系列 华为 FusionServer Pro 冷板全液冷系统解决方案 联想 海神温水水冷系统 浪潮信息 通 用 服 务 器、高 密 度服 务 器、整机柜服务器、AI 服务器四大系列全线产品均支持冷板式液冷 互联网公司 阿里巴巴 行 业 首 款 单 相浸 没 液冷 解 决 方 案磐久 ImmersionDC1000 京东 天枢（ORS3000S）
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