中泰通信:算力时代散热革命 AI液冷拐点已至

陈宁玉/佘雨晴/杨雷 2024-11-24 19:56:19
机构研报 2024-11-24 19:56:19 阅读

  算力器件功耗提升+能耗管控趋严驱动液冷需求增长。芯片TDP(热设计功耗) 350W通常被认为是风冷和液冷分水岭,AI算力高需求加速芯片迭代,性能升级的同时功耗显著增长,同时带动数据中心单机柜功率增加,传统散热范围受限。英伟达在GTC2024上发布的B200芯片满负荷运行时热输出功率高达1200W,DGX B200 8卡服务器功耗接近15kw,同时推出GB200 NVL72液冷机架系统。2024年7月发改委等四部门印发《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》,提出到2025年底,全国数据中心平均PUE降至1.5以下,新建及改扩建大型和超大型数据中心PUE降至1.25以内,国家枢纽节点数据中心项目PUE不得高于1.2,因地制宜推动液冷等高效制冷散热技术,提高自然冷源利用率,明确新建及改扩建数据中心采用GPU单位算力能效水平。国产AI芯片受工艺制程与良率影响,能效水平仍有提升空间,对设备散热能力提出更高要求,液冷具有低能耗、高散热、低噪声、低TCO等优势,有望迎来快速发展。

      液冷空间广阔,浸没式为长期方向。液冷主要包括冷板式、浸没式、喷淋式等方案,其中冷板式核心部件包括冷却塔、CDU、一次侧&二次侧液冷管路、冷却介质、液冷板等,浸没式液冷系统主要包括冷却液、腔体结构、换热模块及相关连接管道等。综合考虑初始投资成本、可维护性、PUE效果及产业成熟度等因素,冷板式和单项浸没相较其他液冷技术更具优势,是当前业界主流解决方案,目前冷板式占据绝大市场份额,浸没式液冷散热效率更高,数据中心基础设施中应用比例有望逐步提升。

      根据我们测算结果,2027年国内液冷数据中心市场有望突破千亿元,2023-2027年CAGR约76%,其中冷板式/浸没式分别约510亿/567亿元,CAGR分别为52%/142%。

      头部厂商引领,产业化进程加速。液冷产业链上游包括冷板、CDU等零部件厂商,中游为液冷服务器及基础设施,下游面向泛互联网、电信、泛政府、金融等液冷数据中心用户,当前服务器厂商依托IT核心部件掌握产业链核心价值控制点,上下游协同加强,推进生态建设,23年6月三大运营商联合发布《电信运营商液冷技术白皮书》,提出三大运营商2024年新建数据中心项目10%规模试点应用液冷技术,2025年50%以上数据中心项目应用液冷技术。但行业现阶段仍然存在技术路径多样、产品规格质量各有差异,各液冷模块兼容性较差等问题,多采用一体化交付模式,即液冷整机柜由同一厂商自定标准集成设计开发交付,随着行业标准推进,解耦交付模式有望凭借部署灵活、降低TCO等优势进一步推广。

      投资建议:建议关注:1)液冷系统方案供应商:英维克、高澜股份、申菱环境、同飞股份、网宿科技、曙光数创等;2)上游液冷零部件:飞荣达、中航光电等;3)液冷数据中心:润泽科技、科华数据等。

      风险提示:AI算力需求不及预期风险;技术迭代不及预期风险;市场竞争加剧风险;市场系统性风险;市场规模测算不及预期风险;研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。

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