液冷市場步入快車道

胡楠

3月19日，在英偉達2024 GTC大會上，英偉達CEO黃仁勛發布了基于Blackwell架構的B200以及超級芯片GB200，并再次引爆AI市場。值得一提的是，英偉達宣稱新芯片的算力能夠達到20 PetaFLOPS，但這一性能指標是基于使用新推出的FP4精度，并采用液冷散熱方式下測試得出的。因此，想要發揮GB200的真正計算能力，液冷技術是必不可少的條件。

對此，國內多家研究機構表示，英偉達的選擇在業內具有風向標意義，這次發布會將成為液冷發展的重要推動力，液冷技術將加速替代風冷成為市場主流。

液冷將成為主流

AI行業快速發展，GPU替代CPU成為未來數據中心建設的主要方向。不可否認，前者在處理高密度數據方面優于后者，但其缺陷也顯而易見，即GPU功耗顯著高于CPU，且呈現快速提升的態勢。

據開源證券研報，在后摩爾時代下，芯片制程技術發展趨緩，計算芯片多以提高核心數量的方式提高算力，這導致CPU、GPU的功耗不斷攀升。具體而言，從2017年Intel第一代鉑金至強處理器發布到2023年年底第五代處理器問世，芯片核心數量從早期的24顆提升至最多64顆，TDP從也150W提升至最高385W。

GPU TDP的提升更為明顯，最早應用于人工智能計算的V100 Nvlink的TDP為300W，英偉達最新發布的GB200 TDP已經超過1000W，這已經超過風冷散熱的上限800W。相比之下，液冷則憑借其優秀的散熱能力滿足了高功耗芯片的散熱需求。

需要指出的是，不僅是單點散熱，機柜整體散熱方面也同樣接近風冷散熱極限。根據Uptime Institute發布的《2022年全球數據中心調查報告》，AI的高速發展導致數據中心機架功率提升，以英偉達DGX A100服務器為例，其額定功率為4KW，單機最大功率為6.5KW，一個標準的42U高度的機柜大約可以放置5個5U高度的AI服務器，依次計算，單機柜總功率超過20KW，而采用傳統風冷散熱模式通?？梢越鉀Q12KW以內的機柜制冷，無法滿足AI服務器機柜的散熱需求。

除了芯片功率的提升，國內政策也將推動液冷對風冷技術的替代。據中國通信院數據，2022年，中國數據中心平均PUE為1.52。而且，據數據中心綠色能源技術聯盟統計，2021年，全國數據中心平均PUE為1.49，不足5成的數據中心PUE在1.40以下，數據中心PUE處于較高水平。

在“雙碳”的宏觀形勢下，國家政策對數據中心PUE建設的要求越來越高，并先后出臺了一系列政策。例如，2021年11月，國家發改委等部門頒布《貫徹落實碳達峰中和目標要求推動數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質量發展實施方案》，要求到2025年新建大型、超大型數據中心的PUE降到1.30以下，國家樞紐節點PUE進一步降低到1.25以下。

根據賽迪股份統計，數據中心制冷耗電占比約為43%，僅次于IT設備自身能耗，液冷技術相較于傳統風冷散熱，可取代大部分空調系統、風扇等高耗能設備，從而實現節能20%-30%。此外，除了制冷系統自身能耗降低外，采用液冷散熱技術還有利于進一步降低芯片溫度，而芯片溫度降低則可帶來更高的可靠性和更低的能耗，形成一個正向循環。

不可否認，相比于傳統風冷，液冷的前期投入略高，但值得一提的是，液冷服務器運營商可以通過降低運行成本回收增量初始投資，以規模為10MW的液冷數據中心為例，預計2.2年可以回收因采用液冷技術而增加的基礎設備投資。

另外，根據賽迪顧問發布的《2023中國液冷應用市場研究報告》，2022年，液冷數據中心1KW的建設散熱成本已接近6500元，同比下降54.20%，預計2023年有望降至5000元左右，與傳統風冷的建設成本基本持平。

市場空間與產業鏈

目前，市場主要的液冷技術包括冷板式、沉浸式以及噴淋式液冷，與后兩者相比，冷板式發展較早，生態更完善，且兼具改造成本低與周期短等優點，但其散熱能力略遜于沉浸式液冷。因此，冷板式液冷可作為傳統風冷的平滑過渡，以便未來向沉浸式液冷轉變。

根據賽迪數據，中國液冷數據中心市場規模保守估計由2019年的260.90億元增至2025年的1283.20億元，其中冷板式數據中心市場規模保守估計超過750億元，年均復合增長率為22%；沉浸式液冷數據中心市場規模保守估計可超過500億元，年均復合增長率為46%。而且，根據《電信運營商液冷技術白皮書》，預計到2025年，國內三大運營商50%以上的數據中心項目將采用液冷技術。

產業鏈方面，液冷產業鏈上游主要為零部件及液冷設備，包括快速接頭、分級液器、冷卻液等；中游主要為液冷服務器和液冷交換機等IT廠商；下游則是算力使用者和第三方IDC服務商。

國內上游廠商主要有英維克、飛榮達、曙光數創、申菱環境等。其中，英維克是老牌的精密溫控節能解決方案和產品提供商，早在2022年，公司就與Intel等20家合作伙伴聯合發布《綠色數據中心創新實踐：冷板液冷系統設計參考》白皮書。而且，2023年11月，公司還發布XSpace微模塊液冷方案，該方案可實現全年北方區域DPUE低于1.1，南方區域DPUE低于1.15。

更為重要的是，2022-2023年，英維克以第三名中標中國移動2023年冷凍水型機房專用空調產品集采，以第二名中標中國電信2023年冷凍水型機房專用空調集采，并連續中標東南亞大型數據中心液冷項目以及山西某數據中心間接蒸發冷卻設備項目等。

隨著這些重大項目陸續交付，英維克的業績也明顯增長。2023年前三季度，英維克的收入為20.72億元，同比增長39.51%；歸屬母公司股東凈利潤為2.10億元，同比增長79.91%，利潤增速創近五年新高。

在服務器散熱領域，飛榮達也是一家具有代表性的公司，其為客戶提供散熱及電磁屏蔽相關解決方案及產品，并針對服務器散熱需求，開發了單相冷液模組、兩相液冷模組及特種散熱器等產品。

2023年上半年，飛榮達數據中心、服務器領域的客戶包括華為、中興、浪潮、新華三、超聚合等企業，公司熱管理材料及器件合計收入為7.04億元，占當期總收入的比重為49.26%。

液冷產業鏈中游代表廠商主要有浪潮信息、新華三、中科曙光等，液冷技術壁壘并不高，其難點在于對整服務器進行調整，因此服務器廠商在“風冷轉液冷”過程中具有先天優勢。

據IDC、Gartner發布的數據，2022年，浪潮信息在人工智能服務器市場占有率連續3年為全球第一，并連續六年保持中國第一。另外，2023年第一季度，浪潮信息服務器市場份額在中國市場同樣保持第一。

液冷業務方面，浪潮信息建立了全亞洲最大的液冷數據中心研發生產基地，具有強大的液冷數據中心交付能力。值得一提的是，公司與京東云聯合開發的“天樞”液冷機柜服務器，可以實現散熱效率提升50%、能耗降低40%以上，并已經在京東云數據中心實現規?；渴稹?/p>

而且，浪潮信息最新的全液冷機柜也實現了100%全液冷運行，實現了真正意義的“去空調化”，在提高算力的同時，年平均PUE可降至1.10以下，單機柜每年可節省電費21萬元，廣泛適用于新建液冷數據中心和老舊機房液冷改造。

作為市場份額略低的新華三，其在液冷領域也早有布局，并將液冷技術全面融入到全新的UniServer G6系列服務器中。而且，公司提供液冷數據中心全生命周期端到端的服務，以智能溫控最大程度上減少制冷、散熱關鍵環節的能耗，可讓數據中心的PUE降至1.1以下。

在Gartner發布的全球服務器市場指南《Market Guide for Servers》中，新華三憑借在多元算力、液冷技術等方面的能力優勢，成功入圍Gartner全球服務器代表性廠商推薦名錄。