通信行业：数据中心大功率密度趋势下，技术变革探讨

心功率密度快速增长，电源、冷却系统等数据中心基础设施变革。 2、电源：48V机架电源架构，取代当时普遍应用的12V服务器电源市场，国产替代空间大：相比12V电源架构，采用48V直流馈电的节能优势非常明显。 目前服务器电源市场份额主要由台达电子、光宝科技、艾默生、中国长城等企业长期占据，近年来国内大陆企业包括欧陆通和高斯宝电气等规模逐渐扩大。 伴随行业需求持续快增长，叠加服务器国产自主可控推动，在上游产业链逐渐成熟与国产替代背景下，有望为国产电源厂商提供一次良好的打破头部企业市场的机遇，国产替代空间很大。相关企业包括新雷能、欧陆通、高斯宝电气、中恒电气等。 3、冷却系统：液冷替代风冷，液冷服务器生态初步形成，大多以间接冷板为主：目前国内液冷服务器厂商主要包括华为、曙光数创、神威蓝光、浪潮信息、新华三（紫光股份）等，海外液冷服务器厂商包括戴尔、惠普、思科、SGI、BULL、 Cray、富士康、超微、Nortech（浪潮合作）、Iceotop等。 相关产业链中，海外产业化液冷方案制造商包括Coolit和Asetek（生产液冷配件厂）、Dynatron、K-computer；直接式液冷方案包括GreenRevolution Cooling和 3M （制冷液）等。国内相关企业包括英维克、高澜股份、维谛技术、网宿科技等。 4、通信板块观点 结合业绩确定性及估值两方面因素考虑，我们建议关注包括军工通信、面板以及低估的算力基础设施及工业互联网个股： 1）持续推荐算力基础设施 服务器等设备商：紫光股份（华西通信&计算机联合覆盖）、中兴通讯等； 算力中心：光环新网； 算力硬科技产业链：新雷能（服务器电源）； 2）军工通信：烽火电子（华西通信&军工联合覆盖）、海格通信（华西通信&军工联合覆盖）、七一二等； 3）工业互联：金卡智能（华西通信&机械联合覆盖）等； 4)液晶面板拐点：TCL科技（华西通信&电子联合覆盖）等； 5)AI应用：航天信息（华西通信&计算机联合覆盖）等。 5、风险提示 数据中心底层相关技术滞缓影响行业应用落地；AI厂商相关资本开支不及预期。 1.大算力带动下，硬件功率提升，数据中心功率密度增长 根据Uptime Institute发布的《2020年全球数据中心调查报告》显示，2020年全球71％的数据中心平均功率密度低于10 kW/机架，最常见的密度是5~9kW/机架，平均功率密度高于20kW/机架的数据中心约占16％。随着AI大模型快速发展，高性能计算（HPC）市场上升趋势明显，从而也带动数据中心机柜功率密度提升。 2020年数据中心平均单机架功率为8.4kW/机架，相比于2017年的5.6kW/机架、2011年的2.4 kW/机架有明显提高，年复合增长率达到15%，预计未来数据中心的功率密度还将继续上升（数据来源：国家“东数西算”工程背景下新型算力基础设施发展研究报告）。 硬件迭代及承载业务需求变化驱动数据中心功率密度提升 IT硬件产品迭代，CPU、GPU等处理器新一代产品功耗持续增加：芯片是数据中心IT设备的重要基础组件，芯片的性能与功耗极大影响了数据中心的功率密度与运行处理效率。当前人工智能、超级计算及其相关应用对芯片提出了更高的性能要求，高算力已成为芯片的主要突破方向，为了满足高算力负载的需求，需要叠加多核处理器，或者提高单核心的主频，无论哪种方式， 都会显著增加IT硬件的处理器功耗，从而使得数据中心功率密度越来越高。 人工智能和云应用正在推动先进硬件的采用，能耗的不断增加。英特尔的“Sky Lake”和AMD的“Rome”等高级处理器功耗升至230-300W，英伟达的GPU功耗更将攀升到600W左右。 承载业务的计算需求变化，计算密集型应用场景（例如AI、IoT、区块链以及AR/VR等）的激增，导致承载应用负载的服务器设备功耗大幅增加，数据中心功率密度呈现逐年增大的趋势。 2.高功率密度下电源、冷却系统等数据中心基础设施变革 电源：48V机架电源架构，取代当时普遍应用的12V 人工智能（AI）、机器学习和深度学习的加入使机架功率迅速飙升了两倍，达到20千瓦范围；超级计算机服务器机架现在接近100千瓦或更高。随着计算环境越来越密集，数据中心的电源管理变得越来越重要。 数据中心提供电力的配电网（PDN）广泛采用的是传统的12V电源架构。如今的AI加速模块的功率水平早已超过750W，电流更是高达1000A（在0.75V内核电压下）。当单个主板上有多达8个此类模块时，其额定功率和热管理工作将会十分惊人。 在功率损耗和热管理方面，通常有两种方法可以改善PDN对电力系统性能的影响：1）使用更大尺寸的电缆、连接器和更厚的主板电源板以降低PDN电阻； 2）提高PDN电压以降低给定功率传输的电流，降低电缆、连接器、主板铜平面尺寸及其相关的尺寸、成本和重量。 目前数据中心电力设计越来越多地开始使用第2中方案，采用更高的PDN电压来降低功率损耗。 相比12V电源架构，采用48V直流馈电的优势非常明显：当48V直流电源被施加到每个计算主板电源的输入端后，在传输12kW功率时，12V 1000A此时就相当于48V 250A，流经电源母线的电流仅为原来的1/4。 相对12V的配电方案，48V方案可将总功率损耗降低16倍，整个系统的转换效率提升30%。 2021年底的数据显示，全球约有15%的数据中心已经采用48V电源架构，其余数据中心仍继续采用12V电源架构。据Advanced Energy估计，到本世纪中叶，多达50%的数据中心将采用48V电源架构。 冷却系统：液冷替代风冷，生态逐渐形成 伴随单机柜功率的不断提升，传统风冷系统也逐渐无法满足散热需求，或相应更加节能高效的散热技术方案逐渐铺开：从早期的封闭冷/热通道、机柜循环制冷、热风抽取冷却、到背板热交换、间接蒸发冷却，再到液冷方案中的喷淋液冷、冷板液冷以及浸没液冷。冷服务器生态初步形成，大多以间接冷板为主。浸没式液冷考虑其对服务器主板等技术革新需求以及下游厂商机房业务部署的差异性，规模化起量仍需要时间。 目前国内液冷服务器厂商主要包括华为、曙光、神威蓝光、浪潮等 ，海外液冷服务器厂商包括戴尔、惠普、思科、SGI、BULL、Cray、富士康 、超微、Nortech（浪潮合作）、Iceotop等。此外，相关产业链中，海外产业化液冷方案制造商包括Coolit和Asetek（生产液冷配件厂）、Dynatron、K-computer； 直接式液冷方案包括Green Revolution Cooling和 3M （制冷液）等。国内相关企业包括高澜股份、英维克、维谛技术、网宿科技等。 3.投资逻辑及机会 1）云计算、AIGC等新型应用对底层算力需求推动下，数据中心功率密度快速增长，电源、冷却系统等数据中心基础设施变革。 2）电源：48V机架电源架构，取代当时普遍应用的12V服务器电源市场，国产替代空间大：相比12V电源架构，采用48V直流馈电的节能优势非常明显。 目前服务器电源市场份额主要由台达电子、光宝科技、艾默生、中国长城等企业长期占据，近年来国内大陆企业包括欧陆通和高斯宝电气等规模逐渐扩大。 伴随行业需求持续快增长，叠加服务器国产自主可控推动，在上游产业链逐渐成熟与国产替代背景下，有望为国产电源厂商提供一次良好的打破头部企业市场的机遇，国产替代空间很大。相关企业包括新雷能、欧陆通、高斯宝电气等。 3）冷却系统：液冷替代风冷，液冷服务器生态初步形成，大多以间接冷板为主：目前国内液冷服务器厂商主要包括华为、曙光数创、神威蓝光、浪潮信息、新华三（紫光股份）等，海外液冷服务器厂商包括戴尔、惠普、 思科、SGI、BULL、Cray、富士康、超微、Nortech（浪潮合作）、Iceotop等。 相关产业链中，海外产业化液冷方案制造商包括Coolit和Asetek（生产液冷配件厂）、Dynatron、K-computer；直接式液冷方案包括Green Revolution Cooling和 3M （制冷液）等。国内相关企业包括英维克、高澜股份、维谛技术、网宿科技等。 4.近期通信板块观点及推荐逻辑 本周持续推荐 结合业绩确定性及估值两方面因素考虑，我们建议关注包括军工通信 、面板以及低估的算力基础设施及工业互联网个股： 1）持续推荐算力基础设施 服务器等设备商：紫光股份（华西通信&计算机联合覆盖）、中兴通讯等； 算力中心：光环新网； 算力硬科技产业链：新雷能（服务器电源）； 2）军工通信：烽火电子（华西通信&军工联合覆盖）、海格通信（华西通信&军工联合覆盖）、七一二等； 3）工业互联：金卡智能（华西通信&机械联合覆盖）等； 4)液晶面板拐点：TCL科技（华西通信&电子联合覆盖）等； 5)AI应用：航天信息（华西通信&计算机联合覆盖）等。 中长期产业相关受益公司 1）算力设备提供商：中兴通讯、紫光股份、星网锐捷、烽火通信等主设备商； 光通信厂商：中天科技、亨通光电、中际旭创、天孚通信、新易盛 、光迅科技等； 2）算力运营商：中国移动、中国电信、中国联通等； 3）算力&智算中心：光环新网、奥飞数据、科华数据 4）军工通信：新雷能、烽火电子、七一二、上海瀚迅、海格通信等； 5）卫星互联网：雷科防务、震有科技、康拓红外等； 6）AI应用层面：亿联网络、东方国信、平治信息、航天信息等。 5.风险提示 数据中心底层相关技术滞缓影响行业应用落地；AI厂商相关资本开支不及预期。