通信行业周报2023年第18期：关注国内智算中心建设

行业要闻追踪：国内智算中心加速建设。上海近期发布《临港新片区加快构建算力产业生态行动方案》，根据《方案》，到2025年，新片区总算力超过5EFLOPS（FP32），AI算力占比达到80%。据不完全统计，全国已有超过30个城市提出或建设智算中心规划，建议关注智算中心基础设施产业。 三大运营商联合发布《电信运营商液冷技术白皮书》。《白皮书》指引在2025年液冷渗透率达到50%，对应液冷市场空间有望突破60亿元。国内温控企业在液冷产品上具备服务响应效率、产品设计灵活度、运维服务等优势，头部温控厂商有望受益，建议关注英维克、申菱环境等。 华为、新华三先后发布800G数据中心交换机。AI规模应用下，数据中心网络对时延、时延等要求进一步提升。华为、新华三先后发布800G交换机，有助于推动国内智算中心建设。AI有望驱动互联网投资回暖，结合运营商等招标落地，建议关注交换机产业链如紫光股份、锐捷网络、菲菱科思等。 行业重点数据追踪：1）运营商数据：据工信部，截至2023年4月，5G移动电话用户达6.34亿户，占移动电话用户的37.1%；2）5G基站：截至2023年4月，5G基站总数达273.3万个；3）云计算及芯片厂商：23Q1国内三大云厂商资本开支合计82.2亿元（同比-55%，环比-39%）；23Q1海外三大云厂商及Meta资本开支合计339.5亿美元（同比-4%，环比-13%）。2023年4月，服务器芯片厂商信骅实现营收2.28亿新台币（同比-49.8%，环比+1.0%）。 行情回顾:本周通信（申万）指数上涨1.69%，沪深300指数下跌0.20%，板块表现强于大市，相对收益1.89%，在申万一级行业中排名第3名。在我们构建的通信股票池里有163家公司（不包含三大运营商），本周平均涨跌幅为2.5%，各细分领域中，IDC、运营商、光器件光模块等板块领涨，涨幅分别为6.6%、5.7%、5.5%。 投资建议：加大配置算力基础设施板块 综合需求、产业链与成本因素，算力基础设施产业链有望逐步进入业绩兑现期。进一步考虑2022年低基数背景，相关公司业绩有望实现逐季改善。 建议关注算力基础设施产业：ICT领先企业（紫光股份、浪潮信息、中兴通讯、锐捷网络、菲菱科思等），光器件光模块（中际旭创、天孚通信、新易盛等），IDC温控企业（英维克、申菱环境），IDC电源端企业（科华数据、科士达）。 2023年6月份的重点推荐组合：中国移动，紫光股份，中际旭创，中兴通讯，广和通，申菱环境，威胜信息。 风险提示：AI发展不及预期、资本开支不及预期、宏观环境变化。 产业要闻追踪 （1）国内智算中心加速建设 事件： 《临港新片区加快构建算力产业生态行动方案》发布，提出到2025年，新片区将形成以智算算力为主、基础算力和超算算力协同的多元算力供给体系，总算力超过5EFLOPS（FP32），AI算力占比达到80%，算力产业总体规模（含相关硬件、软件、应用、服务等）突破100亿元。 亮点一：国内智算中心加速建设 我国智算中心正加速建设。据IDC圈统计，我国目前已建成或在建的智算中心不下20座，全国已有30个城市正在建设或提出建设智算中心规划，算力基础设施有望受益智算中心建设。 表1：我国部分智算中心项目情况 图1：智算中心基础设施产业链 （2）三大运营商联合发布《电信运营商液冷技术白皮书》 事件： 2023年6月5日，在第31届中国国际信息通信展览会上，中国移动、中国电信、中国联通三家基础电信运营企业，邀请液冷产业链的相关代表企业，共同面向业界发布《电信运营商液冷技术白皮书》。白皮书提出三年发展愿景，三大运营商将于2023年开展技术验证；2024年开展规模测试，新建数据中心项目10%规模试点应用液冷技术；2025年开展规模应用，50%以上数据中心项目应用液冷技术。 点评： 亮点一：运营商加速液冷应用 三大运营商规划2025年50%以上数据中心应用液冷。根据《白皮书》规划，2023年开展技术验证，充分验证液冷技术性能，降低PUE，储备规划、建设与维护等技术能力；2024年开展规模测试（新建数据中心项目10%规模试点应用液冷技术），推进液冷机柜与服务器解耦，促进竞争，推进产业生态成熟，降低全生命周期成本；至2025年，开展规模应用（50%以上数据中心项目应用液冷技术），共同推进形成标准统一、生态完善、成本最优、规模应用的高质量发展格局，电信行业力争成为液冷技术的引领者、产业链的领航者、推广应用的领先者。 图2：三大运营商液冷技术应用规划 技术角度，冷板与单相浸没并行。总体来看，冷板式液冷与单相浸没式液冷各有优劣，生态均需完善，两者演进均尚需时日，未来一定时间内将并存发展，为当前业内发展主流。综上，电信运营商现阶段主要推进冷板式液冷与单相浸没式液冷两种技术路线。规划2023年底前形成《冷板式液冷技术标准》，2024年提交行业组织协会，争取升级为团体或行业标准；单相浸没式液冷2023年启动研究交流，争取年底前形成统一技术标准。 三大运营商不断进行实践，助力液冷技术落地。中国移动积极开展液冷系统试点应用，2019-2021年分别在河北、山东、江苏、浙江组织液冷试点，并在2023年于呼和浩特智算中心项目中启动液冷规模试点。中国电信在5GBBU站点及数据中心机房积极进行液冷试点应用，2020年就启用首个试验点（5GBBU站点），上线2个液冷机柜，满负载率条件下PUE值约1.15；同时在高密度机房开展数据中心液冷试点，2018年在广州即开展冷板式液冷试点，PUE值约1.2，2023年计划在京津冀、安徽、广州分别开展多个液冷机柜项目，包含冷板式机柜和浸没式机柜。 中国联通2021年在德清云数据基地投产的冷板式液冷已稳定运行近两年，2021年在在郑州开展5GBBU设备液冷喷淋测试，配置一套10kW液冷机柜，PUE值约为1.16。三大运营商积极探索实践液冷技术，加速推进液冷技术落地。 图3：中国移动南方基地气液双通道冷板液冷实践 图4：中国电信广州数据中心冷板式液冷微模块试点 以单KW价值量来算，液冷环节的价值量较传统的风冷冷却方式有望较快增长。 根据CDCC 2020年披露，液冷机组环节在数据中心建造成本中占比约15%-17%，考虑到传统风冷技术相对成熟，液冷涉及到服务器机组内部（冷板）、管道接头、外部冷冻水机、水泵、冷却液等诸多环节，从全链条价值量看，液冷系统的价值量在数据中心建造成本构成（不含服务器）中占比有望进一步提升。市场竞争相对充分，我们认为，从风冷—间接蒸发冷—液冷的升级的过程中，液冷在数据中心单KW建造成本中价值量有望持续提升（高功率有望接近20%）。 图5：间接蒸发冷数据中心建设成本 图6：液冷数据中心建设成本 根据白皮书指引，三大运营商新建数据中心项目的液冷渗透率需在2024年达到10%，2025年达到50%，经我们测算，在该指引下2025年液冷市场空间将达到63亿元，远超风冷市场空间15.6亿元： 白皮书指引：三大运营商新建数据中心液冷渗透率2024年达到10%、2025年达到50%； 关键假设1：假设三大运营商IDC机柜23-25年增速分别为5%、8%、10%； 关键假设2：假设液冷单机柜功率为8-10KW，单机柜造价为0.8-1万元/KW； 关键假设3：假设风冷单机柜平均功率为4KW，单机柜造价为0.5万元/KW。 表2：液冷市场规模测算-从机柜角度出发 亮点二：AI加速液冷渗透率 GPU芯片算力和功耗较CPU明显提升。普通的云计算及通用服务器主要以CPU芯片为主，功耗平均为100-300W/芯片。而智算数据中心中，主要以GPU、DPU、FPGA等异构加速芯片为主，以英伟达V100芯片为例，GPU平均功耗可以达到400-700W，按照目前主流使用的GPU超算服务器（内含8个V100加速卡），单台服务器功耗可以达到3-6KW。 表3：常用CPU/GPU芯片算力、功耗对比 目前国内高密度的云数据中心以及智算中心主要以冷板式液冷为主，超算中心主要以浸没式液冷为主。液冷散热器通过液体流动与散热器内部表面摩擦带走大量的热量而起到散热作用，与一般的风冷散热器相比，液冷能够大幅提高降温效果，目前主要分为间接式/直接式液冷技术。其中，间接液冷技术是指服务器热源与液冷剂之间没有直接接触的换热过程，主要分类有冷板式与热管式；直接液冷技术是指冷却剂与电子元器件直接接触的换热过程，主要分类有喷雾式、喷淋式、浸没式三种。 目前国内高密度的云数据中心以及智算中心主要以冷板式液冷为主，超算中心主要以浸没式液冷为主。未来，考虑到对服务器改变形态的大小以及综合成本等，我们认为在服务器热力密度为15-20KW阶段，冷板式液冷对于服务器的形态变化相对较小、冷却液环节占比较低，环保等方面有望优先采用，随着算力密度的进一步增加，浸没式液冷整体散热能力有望进一步增强，推广度有望逐步打开。 图7：浸没式液冷工作原理 图8：冷板式液冷工作原理 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，预计2025年我国液冷数据中心的市场规模将破1200亿元，2021-2025年均复合增速25%。 （此处口径为液冷对应的数据中心规模），冷板式及浸没式液冷占比分别达到59%/41%，而AI等应用场景的加速发展下，数据中心液冷产业的渗透速度有望进一步加快增长。 图9：IDC液冷市场规模预测（亿元） 图10：浸没式与冷板式液冷占比 投资建议：三大运营商发布液冷技术白皮书，指引在2025年液冷渗透率需要达到50%，预估对应液冷市场空间有望突破60亿元。国内温控企业在液冷产品具备服务响应效率、产品设计灵活度、运维服务等优势，头部温控厂商有望受益，建议关注【英维克】、【申菱环境】等。 （3）华为、新华三发布800G交换机 事件：第31届中国国际信息通信展期间，华为面向全球发布首款800GE数据中心核心交换机——CloudEngine 16800-X系列。 6月9日，新华三领航者峰会期间，800GCPO硅光数据中心交换机正式发布。 亮点一：华为、新华三发布800G交换机 华为推出800GE数据中心核心交换机。第31届中国国际信息通信展期间，华为面向全球发布首款800GE数据中心核心交换机——CloudEngine 16800-X系列，最多支持288个800GE端口。 图11：华为CloudEngine16800-X系列 新华三发布800GCPO硅光交换机。新华三领航者峰会期间，其转为AI应用设计的51.2T 800GCPO硅光交换机正式发布。 图12：新华三发布800GCPO硅光交换机 亮点二：AI网络通信需求要求低时延、高速率 AI模型作为高性能计算业务，强调低时延高速率。数据中心内部有三类典型的业务：通用计算（一般业务）、高性能计算（HPC）和存储业务。每类业务对于网络有不同的诉求，比如：HPC业务的多节点进程间通信，对于时延要求非常高；而存储业务对可靠性诉求非常高，要求网络0丢包；通用计算业务规模大，扩展性强，要求网络低成本、易扩展。由于上述业务对网络的要求不同，数据中心内部一般会部署三张不同的网络：由IB（InfiniBand）网络来承载HPC业务，由FC（FiberChannel）网络来承载存储网络，由以太网来承载通用计算业务。 图13：数据中心不同业务采用不同网络部署方式 图14：Infiniband互连架构图 AI模型高并行计算+低时延，驱动网络部署速率门槛快速提升。 AI大语言模型下，存储和计算部分发生了较多变化，存储介质从机械硬盘演进到闪存盘，来满足存储介质时延降低了不止100倍数；高效计算部分，已经普遍采用GPU或者专用ASIC芯片，处理数据能力提升百倍。 一个高效的模型在硬件依赖三个环节性能的改进，存储、计算和网络通信能力，存储和计算已经通过芯片迭代快速提升，因此通信时延的优化决定了性能进一步提升