通信行业深度：百亿液冷星辰大海，海内外同频共振

百亿液冷星辰大海，海内外同频共振 2024年11月21日 ➢AI大趋势下，数据中心耗电成为“阿喀琉斯之踵”。数据中心制冷主要采取风冷+液冷，液冷有望成为大数据中心主流方案。根据IDC圈，液冷的冷却能力较风冷而言高1000~3000倍，且液冷对环境要求更低，适应性更强。根据Dell'Oro统计预测，2022年-2027年数据中心基础设施（DCPI）收入CAGR有望保持8%，超350亿美元。且随着英特尔、英伟达、AMD等处理器与加速器性能的提升，数据中心机架功率密度会再度提升。 推荐 维持评级 ➢冷板式较为成熟，已在数据中心得以广泛应用。冷板式液冷是将冷却液直接导入冷板，冷板与GPU直接接触，以带走热量的散热方法。在冷板中，冷却液通过内部的冷却通道流动，与热源表面发生热交换，吸收热量。冷却液流向冷却塔或热交换器，将热量释放到环境中或带到远端，再重新循环至冷板。在该技术中，液体冷却介质与发热元器件不直接接触，而是通过高导热性的冷板传递热量，因此冷板液冷技术又称为间接液冷技术。与浸没式液冷相比，冷板式液冷的冷却液流动在冷板内部，避免了与电子元件的直接接触，从而降低了漏液的风险，提高了系统的安全性。 分析师马天诣执业证书：S0100521100003邮箱：matianyi@mszq.com ➢液冷服务器市场近年来迅速增长，特别是在数据中心和高性能计算领域。根据工业和信息化部发布的《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》，中国在推动绿色、低碳的数据中心技术应用方面制定了明确的发展目标，以及国际数据公司（IDC）发布了最新的《中国半年度液冷服务器市场（2023全年）跟踪》报告的最新数据，中国液冷服务器市场规模已达到15.5亿美元，同比增长52.6%。 分析师吕伟执业证书：S0100521110003邮箱：lvwei_yj@mszq.com分析师谢致远 执业证书：S0100524060003邮箱：xiezhiyuan@mszq.com ➢海外龙头已率先同GPU厂商携手推动AI冷却技术的创新与应用。维谛技术与英伟达等行业领导者的合作，推动了AI技术的冷却解决方案发展。随着人工智能的广泛应用，数据中心对能源的需求急剧增加，导致温度管理问题。为应对这一挑战，维谛与英伟达合作，开发出创新的液冷技术，以提高数据中心的能源效率，并减少环境影响。 相关研究 1.商业航天行业事件点评：星舰第六次试飞结束，垣信与巴西企业签订合作备忘录-2024/11/202.商业航天行业事件点评：“千帆星座”第二批成功入轨，我国空间科学三步走规划出炉-2024/10/163.商业航天事件点评：星舰第五飞成功实现“筷子”捕获超重助推器-2024/10/144.商业航天事件点评：BlueBird卫星成功首发，建议关注手机直连进展-2024/09/145.通信行业点评：AI有望达到“NextLevel”-2024/09/13 ➢投资建议：我们认为随着GPU功耗升级拉动液冷渗透率提升，产业链上下游有望协同推进液冷机柜与服务器解耦，引领形成统一标准。同时我们认为随着智算中心落地，液冷技术有望得益于适配芯片生态快速放量相应解决方案，建议关注高澜股份、飞荣达、英维克。产业链相关核心公司：申菱环境、依米康。 ➢风险提示：市场竞争加剧，技术更新风险，液冷应用进展不及预期。 目录 1 AI需求激增推动液冷技术发展..................................................................................................................................3 1.1液冷：解决高功率算力池下的“阿喀琉斯之踵...........................................................................................................................31.2液冷技术需求激增，推动高效散热与能效提升...........................................................................................................................4 2液冷技术推动温控环节价值攀升...............................................................................................................................7 2.1液冷解决方案包含多种形式，当前以冷板+浸没式为主............................................................................................................72.2海外：龙头加速液冷需求增长与技术革新....................................................................................................................................82.3国内：运营商加速推进液冷落地..................................................................................................................................................10 3.1维谛科技的全球拓展与技术创新助力AI冷却技术发展...........................................................................................................133.2算力时代下公司业绩显著改善.......................................................................................................................................................15 4.1英维克................................................................................................................................................................................................164.2高澜股份............................................................................................................................................................................................164.3飞荣达................................................................................................................................................................................................174.4申菱环境............................................................................................................................................................................................184.5依米康................................................................................................................................................................................................18 表格目录..................................................................................................................................................................20 1AI需求激增推动液冷技术发展 1.1液冷：解决高功率算力池下的“阿喀琉斯之踵 AI大趋势下，数据中心耗电成为“阿喀琉斯之踵”。以电量=功率*时间计算，智算中心的运行取决于IT设备提供服务的重要程度。大中型数据中心大多配有双路市电+后备柴发作为保障，IT设备的运行时不间断。根据英伟达，其DGX-1服务器功率约3.5kW，全年功耗=3.5*360*24=30240kWh（1kWh=1度电）。根据国家能源局统计，2022年城乡居民生活用电量约13366亿kWh，年末全国总人口约14.1亿人，平均每人每年用电948kWh，换算每台AI服务器每年接近32个居民全年耗电量。根据我们前文测算，大模型训练需要近3750台AI服务器，而数据中心的总能耗不单单来自于IT设备，为IT设备提供支撑的电力、制冷等也会消耗电力。 短期维度看，数据中心耗电量快速增长同PUE指标是主要矛盾。根据国家能源局统计预测，2022年我国数据中心总耗电量约2700亿千瓦时，同比增长约24.7%，占全社会用电量比重近3.1%（较2022年提升0.5pct）。在能耗变高的同时，在用大型数据中心PUE也存在较大提升空间。根据《东数西算下新型算力基础设施发展白皮书》统计预测，2022年我国在建超大型数据中心平均PUE需满足小于1.4的标准，23年需满足小于1.3的标准。 资料来源：国家能源局，民生证券研究院 资料来源：中国智能计算产业联盟，民生证券研究院 “10℃法则”—数据中心温度与平均无故障运行时间（MTBF）的关系。对于现代电子元器件而言，环境温度每提高10℃，元器件寿命就会降低30%～50%，影响小的也基本都在10%以上。数据中心的计算机服务器、交换机、存储器等IT设备的集成度越来越高，精密性也越来越高，使数据中心机房的空调负荷特点更加显著，表现为热负荷大、湿负荷小、单位体积发热量越来越大。 数据中心制冷主要采取风冷+液冷，液冷有望成为大数据中心主流方案。根据 IDC圈，液冷的冷却能力较风冷而言高1000~3000倍，且液冷对环境要求更低，适应性更强。根据Dell 'Oro统计预测，2022年-2027年数据中心基础设施（DCPI）收入CAGR有望保持8%，27年有望超350亿美元。且随着英特尔、英伟达、AMD等处理器与加速器性能的提升，数据中心机架功率密度会再度提升。根据Dell 'Oro预测，直接液冷和浸入式冷却(单相和两相)预计将大幅增长，到2027年将达到17亿美元，占热管理收入的24%。 资料来源：CCDC，民生证券研究院