近期,华为液冷又有新消息。华为液冷充电站落地并不止川藏南线,目前华为已与合作伙伴已经在全国50多个城市、20多条高速沿线个全液冷超快充样板站。市场中液冷板块也应声而起,但哪些具备真正基本面支撑?今天就来详细解读。
根据中国证券报,液冷产业生态涉及产业链上中下游,包括上游的产品零部件提供商、中游的液冷服务器提供商及下游的算力使用者。
上游代表厂商有英维克(002837)、3M、云酷、竞鼎、诺亚、广东合一、绿色云图等。
中游代表厂商有华为、中兴(000063)、浪潮(000977)、曙光(603019)、新华三、联想、超聚变、英特尔等。
下游最重要的包含三家电信运营商中国移动(600941)、中国电信(601728)、中国联通(600050),百度(09888)、阿里巴巴(09988)、腾讯(00700)、京东(09618)等互联网公司以及信息化行业应用客户。
我国液冷技术起步稍晚于国外,但起步后发展迅速,后期与国外发展进程基本同步,并且在液冷规模试点应用方面积累了丰富经验。根据《中国液冷数据中心发展白皮书》,2017年,华为推出FusionServer液冷解决方案;2018年,阿里巴巴(09988)在其自建的张北数据中心部署浸没式液冷系统;2019年,中科曙光(603019)实现了全球首个“刀片式浸没相变液冷技术”的大规模部署,其单机柜功率密度达160kW,TC4600E-LP液冷刀片服务器液冷部分PUE低于1.1。
服务器的冷却方式分为风冷技术和液冷技术两种,风冷技术使用空气作为冷媒,通过空气与发热部件接触换热实现散热的冷却方式;而液冷技术则是以液体作为冷媒的冷却方式,利用液体将数据中心IT设备内部元器件产生的热量传递到设备外,从而冷却IT设备。
针对液冷技术,按照液体与发热器件的接触方式大致分为冷板式(间接接触)、喷淋式和全浸没式(非间接接触)。冷板式是将液冷冷板固定在服务器的主要发热器件上,依靠流经冷板的液体将热量带走达到散热目的;喷淋式液冷是在机箱顶部储液和开孔,让冷却液对发热体进行喷淋达到设备冷却的目的;浸没式液冷是将发热元件直接浸没在冷却液中,依靠液体的流动循环带走服务器等设备正常运行产生的热量。
散热效率方面,液冷技术的散热效率高于风冷技术,有利于将热量传递到设备外;适应环境方面,相比风冷散热,液冷散热技术能适应多粉尘等恶劣场景,有很大成效避免充电模块故障率高和噪音大的问题;噪音方面,相比风冷散热,液冷散热技术没有风扇,噪音更低;能源效率方面,液冷技术相比风冷技术能够更好地降低PUE值,进而达到节能减排的目的。
AI新阶段算力需求大幅度的提高:随着AIGC的持续不断的发展,大模型所需要的参数和训练数据量和深度学习时期相比,有了数量级的提升。奇异摩尔产品及解决方案副总裁祝俊东表示:以GPT-3为例,1750亿的模型参数,45TB的训练数据集,是之前的10倍以上。算力需求的持续扩大需要相关硬件的完善,从而加快数据中心的建设落地,而液冷设备作为数据中心的基础配套设施,其需求量会随之提升。
在新工业革命的背景下,大数据、算力、算法等快速迭代,正驱动人工智能进入新阶段,这也推动着AI架构不断革新,得益于此,AI服务器规模逐步扩大,集群数量不断增多。目前架构类型大致上可以分为三种:中小型、中型和大型,分别对应的集群规模是1000台、2000台、2000—18000台。
据华经产业研究院统计,2020年全球AI服务器市场规模为122亿美元,预计到2025年全球AI智能服务器市场将达到288亿美元,5年CAGR达到18.8%。
服务器的应用场景和大数据中心密不可分,服务器是大数据中心的重要组成部分,据前瞻产业研究院测算。服务器在数据中心建设中的占比高达69%。在高算力需求下,数据中心规模逐步扩大,进而提高服务器的整体需求。
政策层面,近年来我国在政策端持续发力,积极地推进数据中心的建设。大到国家战略层面上的“东数西算”工程,小到各个省市级单位推出的各项政策。
得益于各项政策的落地,据中国信通院数据,我国数据中心市场规模在2021年达到1500亿元左右,近三年年均复合增速达到30.69%。随着我们国家各地区各行业数字化转型的深入,我国数据中心规模将保持持续增长态势,预计在2023年将达到2470亿元。
数据中心主要职能是数据的接收、处理、存储与转发;根据《“十四五”信息通信行业发展规划》,到2025年,全国数据中心算力将达到 2020年的 3.3倍。随市场对算力的需求一直增长,散热冷却系统移热速率亟需与产热速率匹配。正是由于这个原因,为减少耗能,这部分的市场需求倒逼冷却技术的不断升级。
根据绿色高效数据中心公众号显示,IT设备将99%以上的电能转换为热能,而其中70%的热能需数据中心通过散热冷却系统移除,进一步增加了数据中心的用电消耗。作为辅助单元,散热冷却系统在大型数据中心的电能消耗与IT设备电耗基本相当。由此可见,数据中心的散热冷却系统具有极大的节能潜力。数据中心散热冷却技术的突破创新,是实现全行业绿色低碳发展的关键。
国内已有中科曙光(603019)、绿色云图、联想、浪潮(000977)、华为等涉足液冷领域。目前由于适应场景、冷却液价格和改造成本,液冷技术并未大面积普及。随着GPU运算占比的增加与服务器密度的持续不断的增加,液冷将是代替风冷的必然选择。
根据赛迪顾问的数据,以液冷数据中心对传统市场进行替换作为市场规模测算基础,结合华为、阿里巴巴和中科曙光对液冷数据中心的替换率调查,保守测算出2019年中国液冷数据中心的市场规模为261亿元,乐观估计为351亿元,2025年我国液冷数据中心的市场规模将破1200亿元。
根据中国信通网,冷板式液冷产品相关企业包括:谷歌、IBM、中科曙光(603019)、腾讯(00700)、百度(09888)、京东(09618)、华为等。
浸没式液冷产品相关企业包括:Facebook、英特尔、微软、中科曙光(603019)、阿里巴巴(09988)、施耐德、3M、高澜(300499)、英维克(002837)、维谛技术等。
市场之间的竞争方面,根据观研报告网发布的《中国液冷设备行业发展趋势研究与未来投资分析报告(2023-2030年)》显示,由于国内外数据中心基础设施厂商液冷技术普及率较低,市场参与者较少,尚未形成较强龙头,市场竞争格局未定。同时我国对数据安全具有严格的保护政策,国外企业进入困难。
目前,我国液冷设备行业内具有竞争性的企业主要有华为、阿里巴巴(09988)、联想、浪潮信息(000977)、广东合一、戴尔中国等,其中中科曙光(603019)、华为、阿里(09988)、联想处于市场领导者地位。
中兴通讯(000063)、浪潮信息(000977)、中科曙光(603019)、曙光数创(872808)、飞荣达(300602)、科创新源(300731)、英维克(002837)、佳力图(603912)、光环新网(300383)、高澜股份(300499)、申菱环境(301018)、锐捷网络(301165)、网宿科技(300017)、科华数据(002335)、润泽科技(300442)、同飞股份(300990)等。
风险提示:算力需求没有到达预期风险;技术发展没有到达预期风险;行业竞争加剧风险;改建成本过高风险。