液冷服务器:AI数据中心高增长赛道,核心环节龙头梳理

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IDC发布的《中国液冷数据中心市场深度研究报告》中预测,2023年中国液冷数据中心市场将实现53.2%的快速增长,市场规模预计达到154亿元。未来五年数据中心液冷市场的规模预计将突破千亿大关,液冷技术有望成为数据中心冷却领域的重要解决方案。

随着我国数据中心能耗密度的提升,传统的空气冷却散热系统已经不能完全满足服务器的散热需求。液冷散热技术凭借其低能耗、高散热效率、低噪音等优势,有望取代风冷技术成为主流。

液冷设备和基础设施主要依赖于服务器和机房,因此液冷服务器和机房温控两大环节值得特别关注。

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液冷服务器行业概览

随着AI服务器算力的提升,芯片功耗也大幅增长,导致产生的热量对服务器性能产生不良影响。因此散热和温控需求变得越来越重要。

液冷技术在散热效率和经济性方面具有明显的优势。与传统的风冷技术相比,液冷技术可以更快地将热量从芯片中带走,从而保持服务器的稳定运行。

此外,液冷技术还可以显著减少数据中心的能耗,并有效缓解碳排放问题,使其成为一种更加环保和可持续的散热解决方案。

2022年开始,传统行业开始从零开始部署液冷数据中心,将液冷从概念、评估到实际落地,为更多企业提供标准和指导。

液冷技术是一种将液体冷却系统直接导入服务器内部进行散热的技术,可以将服务器等需要散热的设备直接放入冷却液中(如矿物油或氟化液等传输介质)。热量通过液冷主机传递,然后通过室外冷却塔将热量散发到空气中。

根据CDCC数据,液体的导热性能是空气的15~25倍。随着热密度的提高,液冷有望替代风冷实现更高效的散热,成为未来的主流技术。

冷板式液冷服务器和浸没式相变服务器是两种主流的液冷服务器技术。

冷板式液冷技术已经得到了较多的商业应用案例(例如神威太湖之光),而全浸没式液冷将成为超高能耗密度IDC发展的主要方向。

冷板式液冷服务器技术使用工作流体作为中间热量传输的媒介,将热量从热区传递到远处进行冷却。工作液体与被冷却对象分离,不与电子器件直接接触,而是通过液冷板等高效热传导部件将被冷却对象的热量传递到冷媒中。

新华三在推出全新的H3C UniServerR4900LCG5液冷服务器时表示,目前冷板式液冷技术在所有液冷技术中最为成熟,配套产业链也最为完善,采用冷板式液冷的数据中心年均PUE值可降低至1.2左右。

浸没式相变换热液冷系统采用的是进口的环保专用冷媒,该冷媒具有不导电、无闪点、无腐蚀性和无毒性的特性。这些特性使得系统的换热效率得到了极大的提升,并保留了高端热源的能量品位。

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。

从产业链的角度来看,液冷技术涉及了多个环节。上游主要是液冷设备及产品零部件的提供商,中游是液冷服务器及液冷基础设施的提供商,下游则是数据中心的使用者。

液冷产业链图示:

资料来源:资料来源:《电信运营商液冷技术白皮书》

目前,国内液冷服务器标准在阿里、腾讯等云计算厂商的推动下,以及服务器厂商的积极跟进下,近年来得到了快速发展。

从液冷服务器市场格局来看,根据IDC于2023年6月5日发布的《中国半年度液冷服务器市场(2022下半年)跟踪》报告,2022年中国液冷服务器市场规模达到了10.1亿美元(约合71.8亿元人民币),同比增长了189.9%。

国内厂商中浪潮信息、超聚变、新华三、宁畅、中科曙光位居前列,液冷相关布局厂商还包括华为、中兴、想等。

2022年,浪潮将“All In液冷”纳入公司的发展战略,对液冷进行了全栈布局,实现了服务器全产品线对液冷的支持。同时,公司还进一步升级了液冷智算中心的解决方案,使数据中心PUE值降低到了1.1以下。目前,浪潮信息已经拥有100多项液冷技术领域的核心专利,并积极参与了数据中心液冷相关设计的技术标准和测试规范的制定工作。

根据中科曙光节能总工程师沈卫东在“对话‘液冷’数据中心的未来”论坛上的发言,曙光从2011年开始研发数据中心“液冷”技术。2015年,曙光率先推出了国内首款标准化量产的冷板式液冷服务器TC4600E-LP,并在同年完成了国内首个冷板液冷服务器大规模应用项目。这一举措标志着曙光在液冷技术领域的领先地位,并推动了国内液冷服务器市场的发展。

曙光全浸没相变液冷样机:

资料来源:中科曙光

当前液冷服务器市场处于蓝海状态下的小范围竞争阶段,对于有技术和运营经验积累的液冷服务商来说,这是一个技术红利的时期。

下游的互联网、电信、政府和教育行业是液冷服务器的最大采购方,占据了整个液冷服务器市场份额的80%以上。

机房温控

根据Gartner和彭博的数据,国内数据中心的资本开支中,服务器占比约为65%,而温控精密空调约占服务器开支外剩余建设成本的7%。

随着国产替代的进程,机房空调市场格局已经趋于稳定。

早期机房空调领域主要由Liebert(艾默生)、Schneider(施耐德)、Dantherm(丹腾)等国际企业占据,这些厂商凭借品牌优势、技术优势以及市场渠道的先发优势在行业中占据主导地位。

近年来国内企业的市场份额不断提升。根据ICTresearch的数据,国内机房温控设备市场前10厂商中,国内企业的数量和市场占比从2016年的4家/33.7%上升到了2019年的7家/54.1%,国产替代正在加速。

大多数工业温控企业深耕于1-2个下游行业。例如,德国RittalGmbH &Co.KG、HYFRA Industriekuhlanlagen GmbH和哈伯精密专注于数控机床行业;广州特域机电有限公司专注于激光设备;高澜股份和上海海鼎专注于电力电子装置;而佳力图和英维克则主要应用于数据中心和通信领域。

在国内液冷温控解决方案方面,主要的提供商包括英维克、申菱环境、高澜股份、同飞股份、佳力图和依米康等。

主要液冷温控技术与产品对比:

资料来源:公司公告、招商证券、行行查

英维克推出了XGlacier服务器液冷解决方案,该方案支持冷板式液冷和浸没式液冷等服务器冷却方式,并兼容利用余热回收技术,使得PUE值可以降低到1.1以下。

申菱环境则自主研发了多种液冷技术,其天枢液冷温控系统已经发展成熟。多年来公司致力于研发数据中心液冷技术,以单相/相变浸没液冷和冷板式液冷为核心,构建了申菱天枢系列液冷温控系统。

由于国内企业起步较晚,大多是从某个或某几个细分领域开始发展,在国产替代的过程中逐渐做大做强,并横向扩张到其他应用领域。#服务器##液冷服务器##数据中心##人工智能##算力##多模态##文章首发挑战赛##财经新势力#

经过多年的发展,随着国内供应商在技术水平、产品制造能力、非标准化定制能力等方面的提升,国产品牌的销售额和市场份额得到了稳步提升。以龙头厂商为代表的内资企业开始崛起,部分企业已经建立了自有品牌。随着工艺的不断进步,温控装备行业有望实现全面的国产替代。

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页面更新:2024-02-23

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