服务器液冷行业深度研究 20240312- 大数跨境

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服务器液冷行业深度研究 20240312

汇正财经

2024-03-13

导读：AI服务器液冷行业深度研究

IDC属于典型的高能耗行业，面临能耗政策约束，发达地区都出台了能耗约束政策，IDC的能耗主要集中在散热，AI服务器热功耗超过普通服务器的5倍，需要使用更高效的液冷散热才能实现散热并降低PUE水平。

在英伟达和国内运营商的推动下，2024年服务器业液冷（冷板式）渗透率将会超过10%，进入爆发阶段，预计到2028年国内液冷渗透率达到30%，市场规模超过200亿元。

液冷系统中价值量最高的是液冷板和液冷管，预计2028年国内市场约为100亿元，产品技术壁垒不高，先发和绑定核心芯片和服务器厂商的公司会有显著的优势。

围绕英伟达和华为两条线，相应配套的液冷供应商会有更好的投资机会，关注英维克、高澜股份、精研科技、思泉新材等。

IDC是高能耗行业面临政策约束

1）IDC是高能耗行业

2022年国内IDC行业用电量1300亿度（占全国用电总量的3%），IDC行业产值4000亿元，从单位产值的能耗来看，IDC行业1万元产值耗电量约为0.4万度，同期全国1万元GDP电耗为0.1万度，IDC单位产值的耗电量约为整体经济的4倍，IDC是典型的高能耗企业，因此除了电力过剩的西北/西南地区之外，京津冀和沿海地区都出台了严格的能耗政限制标准。

图：IDC行业单位产值电耗远高于整体经济

数据来源：汇正研究所

2）IDC建设面临政策约束

目前国内再用超大型IDC的PUE约为1.45，再用大型IDC的PUE约为1.55，规划在建大型IDC的PUE约为1.38，规划在建超大型IDC的PUE约为1.35，根据国家和地方政策要求，十四五末（2025年）全国新建IDC的PUE不得超过1.25。

图：国家与个地方IDC能耗约束政策

数据来源：汇正研究所

3）高效散热是降低能耗的关键

一般的IDC总用电量中服务器、交换机等ICT设备占比50%，空调、风扇等散热系统占比40%，照明、环境控制等其他附属装备占比10%，开机状态下ICT设备的用电量是固定的，因此要提高能效，降低PUE，必须需要采用更节能更高效的散热系统类降低散热能耗。

图：散热用电量占比高切有降本空间

数据来源：汇正研究所

AI服务器/IDC需要采用液冷散热

1）AI服务器功耗高需要使用液冷散热

尺寸规格为4U（长宽高分别为737mm×437mm×178mm）的普通CPU服务器单台功率约为800W，发热功率约为200W，对应单位空间的发热功耗约为50W/U，同尺寸规格搭载8卡GPU芯片的AI服务器整机功率约为5KW，发热功率约为1000W，对应单位空间的发热功率约为250W/U，约为普通服务器的4倍，一般的4U服务器风冷的极限功率是600W，AI服务器1000W的热功耗远超远超风冷的散热极限，必须要使用液冷散热。

图：AI服务器散热功耗需求约为普通服务器的5倍

数据来源：汇正研究所

2）AI服务器IDC 必须要需要使用液冷散热

根据计算，要维持机房温度在20-25度，通用服务器IDC采用风冷方案最低可以做到1.3的PUE，勉强达到政策要求，而AI服务器IDC用风冷只能做到1.6的PUE，因此只有采用液冷方案，才能满足机房PUE不超过1.3的要求。

图：各种散热方案的比较

数据来源：汇正研究所

服务器液冷市场

1）国内外均在加快推进液冷

国内市场：根据《电信运营商液冷技术白皮书》总的规划，三大运营商2024年新建数据中心液冷渗透率达到10%，2025年新建数据中心液冷渗透率达到50%。

海外市场：根据最新的产业链信息，英伟达将从B100开始全面采用液冷方案，并将在2024年推出全定制的液冷方案，届时液冷服务器的发展将会大幅加快。

2）2024国内液冷渗透率超过10%

2025年是十四五的最后一年，根据政策规划，当年投产的数据中心必须要满足PUE小于1.25的规定，考虑建设周期2024年建设的服务器就会大量采用液冷方案，另外根据运营商的计划2024年新建IDC中液冷渗透率要超过10%，综合来看预计2024年国内液冷渗透率将会超过10%。

图：中国液冷服务器渗透率

数据来源：汇正研究所

3）国内液冷系统市场空间超过200亿

2023年国内服务器液冷系统配套量约为30万台，液冷系统市场规模约为34亿元，预计到2028年国内服务器液冷（冷板式）渗透率提升到30%，配套量130万台，服务器功率提升液冷系统价值量也会提升，抵消降价压力，整体ASP维持在1.7万元左右，对应市场规模将会达到220亿元。

图：中国服务器液冷系统市场规模

数据来源：汇正研究所

液冷板/液冷管

1）冷板式液冷是主流方案

液冷方案主要冷板式和浸没式两种，冷板式方案采用中空的液冷板贴在CPU和CPU表面通过内部流动的冷却液把热量贷中，这种方案可以把IDC的PUE做到1.2；浸没式液冷，直接将整个服务器浸没到专用的绝缘冷却液，通过冷却液的循环和流动来带走热量，PUE可以做到1.1以下，一般仅用于功率密度非常高的超算。预计未来冷板式液冷将会成为液冷方案的主流，占据液冷配套量的90%以上。

图：冷板式液冷和浸没式液冷方案

数据来源：汇正研究所

2）液冷板和液冷管路

冷板式液冷系统主要包括三个部分，服务器机箱内部导热系统（液冷板和液冷管路），机箱外部的循环系统（泵阀管道），机房外部热交换系统（冷却塔等），这其中热交换系统和冷却塔等都属于通用的机电设备，价值量不高因此液冷系统的价值量主要集中在机箱内部的液冷板和液冷管路。

图：冷板式液冷系统示意图

数据来源：汇正研究所

3）液冷板液冷管市场约为100亿元

以当前最主流的8卡AI服务器为例，每个GPU上面需要贴一个液冷板，服务器内部共计8个液冷板单价900元，合计约为7000元，各种接头管路等合计约为5000元。2023年国内服务器液冷板+液冷管路市场约为15亿元，预计到2028年国内服务器液冷板市场约为65亿元，机箱内液冷管路市场约为33亿元，合计约为100亿元。

图：中国服务器液冷板液冷管市场规模