液冷数据中心解决方案：高效节能，打造绿色未来的冷却技术 头豹词条报告系列

饶立杰·头豹分析师 版权有问题？点此投诉 2024-11-21未经平台授权，禁止转载 行业：信息传输、软件和信息技术服务业/软件和信息技术服务业/其他信息技术服务业信息科技/软件服务 关键词：液冷 行业规模 产业链分析 液冷数据中心解决方案行…暂无评级报告 SIZE数据 摘要液冷数据中心解决方案行业针对高性能计算领域提供高效热管理策略。随着数据中心热密度提升，液冷技术成为未来趋势。该行业面临高技术门槛，涉及复杂产业链和多种技术方式。政府环保政策和客户需求推动行业发展，供应链成熟度亦关键。液冷数据中心在可持续发展方面优势显著，市场规模快速增长，预计未来将继续扩大，满足各行业对高效能、低能耗计算设施的需求。 行业定义[1] 液冷数据中心解决方案行业是针对高性能计算（HPC）应用领域，如云计算、人工智能、区块链及加密货币等，提供高效热管理策略的关键技术领域。随着数据中心部署高热密度机架以应对计算密集型任务，传统风冷技术已渐显局限，液冷技术因能更有效地应对高热负荷而成为未来趋势。未来，随着数据处理需求的持续爆发和对绿色数据中心的追求，液冷数据中心解决方案行业预计将迎来快速增长，技术创新将聚焦于优化能效、降低成本及提升环境可持续性，以适应更为复杂和严苛的运算环境需求。 行业分类[2] 按照散热方式，液冷数据中心解决方案行业可以分为如下类别： 行业特征[3] 液冷数据中心解决方案行业的特征包括技术屏障高、发展依赖度大、可持续性突出。 1技术屏障高 液冷数据中心行业在技术层面竖立了显著的门槛。液冷产业链涵盖从上游的产品零部件到中游的液冷服务器供应商，再到下游的算力用户，展现了产业链的专业分工与复杂性。液冷技术按照接触方式可以分为冷 板式、喷淋式和全浸没式等，每种方式都有其特定的技术难点。例如，冷板式的热交换效率、喷淋式的均匀性控制，以及全浸没式的冷却液循环与维护，这些都要求高度精细的设计与制造工艺。为了确保高功耗元器件正常工作，液冷技术成为必需。英伟达同性能服务器的液冷版本与风冷相比，性能差异约为10%，这凸显了液冷技术对优化芯片性能的关键作用。冷板式液冷采用的微通道强化换热技术，进一步说明了技术创新与成熟度对于提高散热性能的重要性。 2发展依赖度大 液冷数据中心的发展受到多方面因素的制约。频繁提及的PUE（能源使用效率）值要求和政策导向，例如工信部对数据中心PUE的严格规定，显示了政府环保政策对该行业的直接影响力。随着芯片功耗的增加和数据中心需求多样化的趋势，国内外龙头企业正竞相布局液冷服务器，这不仅体现了技术进步与市场需求之间的紧密联系，也反映了企业对环保责任的承担。供应链的成熟度，包括液冷组件的可靠性和供应链的韧性，同样不可忽视。液冷系统的关键部件，如接头、CDU（冷却分配单元）、电磁阀、TANK（储液罐）等，直接影响到数据中心的建设和维护成本。此外，风液混合冷却方案在保持与现有基础设施兼容性的同时，提高了部署的灵活性，这表明了行业在推进新技术应用时对已有技术基础和资源的依赖。 3可持续性突出 液冷数据中心在可持续发展方面展现出显著优势。液冷技术可以显著降低数据中心的能耗，特别是采用浸没式液冷技术时，节能效果可达到90%-95%。针对碳排放和环保问题，液冷方案不仅大幅降低了PUE值，还积极响应了“双碳”目标，有助于实现数据中心能效的提升和绿色转型。通过介绍浪潮信息的液冷数据中心方案，可以看出液冷技术在促进高效系统设计、易于扩容和节能减排方面的价值。这不仅契合了行业向绿色低碳发展的趋势，也为数据中心行业的长期可持续发展提供了重要的路径。 发展历程[4] 液冷数据中心解决方案行业可以分为三个阶段，萌芽期（2011-2013年），中国液冷技术发展较晚，但其技术后来居上；启动期（2014-2018年），中国互联网企业和电信运营商率先对液冷技术提出需求；高速发展期（2019年至今），随着液冷技术的升级，液冷技术逐渐大规模应用于众多领域。 萌芽期2011~2013 2011年，中科曙光进行第一次液冷服务器的探索。 2012年，中国移动开始液冷技术试点。 2013年，中科曙光顺利完成中国第一台冷板式液冷系统的试验。 中科曙光成功完成了中国液冷行业的首次试验，该成就不仅为行业技术发展奠定了坚实基础，也成为该领域的标志性里程碑。 2015年中科曙光推出中国首款规模化量产的液冷服务器。 2017至2018年，联想联合华为提出液冷产品解决方案；阿里巴巴和浪潮信息分别完成沉浸式和冷板式液冷系统的实装；中国移动和中国联通提出对液冷服务器的需求。 自从中科曙光实现液冷服务器的量产以来，在随后的四年里，愈来愈多的公司开始探索液冷技术，并投入大量资金和研发设备进行自主研究。 高速发展期2019~2024 2019年，中科曙光发布中国首个硅立方浸没液冷高性能计算机，并荣获“创新卓越奖”。 2022年，浪潮信息发布“All in液冷”的公司长期战略，旨在实现全产品的液冷化，完善液冷产业链的整体布局。 2023年，华为在汽车和能源领域推出了全液冷超充架，可在相同条件下提高30%的电能使用率。随着人工智能的爆发性增长，下游市场对液冷服务器的需求急剧上升。与此同时，中国液冷技术与国际水平的差距正在逐步缩小，并已实现了大规模的商业化应用。 产业链分析 液冷数据中心解决方案行业产业链上游为原材料与组件供应环节，主要包括冷却介质、散热材料、电子元件保护材料等；产业链中游为设备制造商和服务提供环节，主要包括整体解决方案提供商、软件开发商、集成商等；产业链下游为应用环节，主要包括大型互联网公司、电信运营商、金融机构、政府机构与科研单位等。[5] 液冷数据中心解决方案行业产业链主要有以下核心研究观点：[5] 未来，浸没式液冷技术预计将主导液冷数据中心解决方案。 相较于冷板式液冷和喷淋式液冷技术，浸没式液冷不仅可实现高达100%的散热效率，而且成本合理。目前，数据中心用浸没式冷却液的总市场规模已达3万吨，预计到2025年将增长至10万吨。值得注意的是，预计到2025年，中国在浸没式液冷技术市场的份额预计将达到40%。综上所述，随着中国市场的持续扩大和技术的不断进步，浸没式液冷技术将在未来几年内成为中国乃至全球数据中心建设中的关键组成部分。[5] 生产制造端 原材料与组件供应 上游厂商 立讯精密工业股份有限公司 浙江永贵电器股份有限公司 产业链上游说明 电子氟化液市场由海外企业主导，而中国电子氟化液技术尚处于发展的初级阶段。 目前，仅有少数几家公司，如美国的3M公司和英国的Mivolt公司，能够提供包括含氟电子冷却液在内的全套解决方案。中国国产的电子氟化液产品包括氢氟醚D系列产品和全氟聚醚JHT系列等。相比之下，中国在含氟电子冷却液的研发上起步较晚，整体技术水平与国际领先企业之间存在一定差距。现阶段，中国科研机构及企业更多处于基础研究和初期应用探索阶段，重点在于了解国外先进产品的性能特点，并尝试通过学习借鉴来推动本土技术的进步。随着中国政府对科技创新支持力度不断加大以及市场需求持续增长，中国含氟电子冷却液与国际先进水平之间的差距将缩短。 品牌端 设备制造商和服务提供 中游厂商 曙光数据基础设施创新技术（北京）股份有限公司 浪潮电子信息产业股份有限公司 查看全部 产业链中游说明 未来，浸没式液冷技术预计将主导液冷数据中心解决方案。 相较于冷板式液冷和喷淋式液冷技术，浸没式液冷不仅可实现高达100%的散热效率，而且成本合理。目前，数据中心用浸没式冷却液的总市场规模已达3万吨，预计到2025年将增长至10万吨。值得注意的是，预计到2025年，中国在浸没式液冷技术市场的份额预计将达到40%。综上所述，随着中国市场的持续扩大和技术的不断进步，浸没式液冷技术将在未来几年内成为中国乃至全球数据中心建设中的关键组成部分。 产业链下游 渠道端及终端客户 应用 渠道端 产业链下游说明 下游用户选择采用液冷技术代替传统风冷技术，旨在提升数据中心的运营效率。 下游用户，如互联网、金融、电信、政府、交通和能源等行业，愈发倾向于采用液冷技术，因其提供显著的优势，包括更高的能量密度、更小的空间占用以及更好的能效。以储能行业为例，目前在大型储能项目的招标中，约80%选择液冷技术。相比传统风冷集装箱，液冷技术的能量密度提高一倍，占地面积减少超过40%，能耗降低约30%。这意味着随着液冷技术的普及，下游用户不仅能够提高数据中心的运营效率，还能满足日益严格的能效标准和“双碳”政策要求。 行业规模 2019年—2023年，液冷数据中心解决方案行业市场规模由5.27亿人民币元增长至53.23亿人民币元，期间年复合增长率78.28%。预计2024年—2028年，液冷数据中心解决方案行业市场规模由113.70亿人民币元增长 至2,244.95亿人民币元，期间年复合增长率110.79%。[10] 液冷数据中心解决方案行业市场规模历史变化的原因如下：[10] AI和算力的发展带来对高效、节能、高密度计算环境的需求，从而推动液冷数据中心解决方案市场的快速增长。 截至2023年底，中国算力总规模达230EFLOPS，即每秒能完成230百亿亿次浮点运算。其中，智能算力规模达到70EFLOPS，即每秒70百亿亿次浮点运算，其增速超过70％。由于智算中心对功率的需求较高，对液冷系统需求大幅度提升。建设高密度数据中心的单机柜功率负载通常在20kW以上，甚至可达百千瓦。传统风冷系统只能满足2.7kW/机柜的数据中心散热，其已无法满足高性能计算和大规模数据处理的需求，而液冷系统可满足2.7-30kW/机柜的数据中心散热。综上所述，随着单个服务器和数据中心整体的热密度不断提高，液冷成为管理高热密度环境的有效手段。[10] 液冷数据中心解决方案行业市场规模未来变化的原因主要包括：[10] 未来液冷数据中心的扩建将进一步增加对液冷解决方案的需求。 随着各行各业对高效能、低能耗计算设施的需求不断增长，液冷技术因其出色的散热能力和更高的能源效率而受到青睐。预计到2025年，液冷数据中心在不同行业中的占比将显著提升。互联网行业的液冷数据中心占比预计将达到24%，金融行业的占比将达到25%，而电信行业的占比将达到23%。这意味着各行业对液冷技术的需求和技术认可增加，预计将有更多的企业和机构选择液冷解决方案，以满足日益增长的高性能计算需求，进而其市场规模增长迅速。[10] 液冷数据中心解决方案行业规模 数据来源：北京亚康万玮信息技术股份有限公司，中国知网 政策梳理[11] 竞争格局 中国液冷数据中心解决方案行业的市场集中度高。[13] 液冷数据中心解决方案行业呈现以下梯队情况：第一梯队公司有浪潮电子信息产业股份有限公司、紫光股份有限公司、曙光信息产业股份有限公司、广东申菱环境系统股份有限公司等；第二梯队公司为深圳市英维克科技股份有限公司、欧陆通电子股份有限公司、科华数据股份有限公司等；第三梯队有三河同飞制冷股份有限公司、广州高澜节能技术股份有限公司等。[13] 液冷数据中心解决方案行业竞争格局的形成主要包括以下原因：[13] 头部企业液冷解决方案采用模块化和预制化设计理念，构建更加迅捷可靠的数据中心，从而赢得更大的市场份额。 以浪潮信息为例，浪潮信息通过采用模块化和预制化的建设方式，数据中心的建设周期有望缩短超过50%。浪潮信息推出的预制化液冷数据中心解决方案，通过提供八大预置化箱体，可以根据实际需求灵活叠拼，适用于从单个单元到整个园区的不同规模。这种设计不仅支持在室外环境下的快速高效部署，还能将交付效率提高30%。此外，该方案采用了集中一体式的设计，相比传统数据中心，能够节省高达60%的占地面积。由于所有组件在出厂前已完成预调试和预测试，极大程度上减少了现场安装和调试的工作量，进一步提升了整体交付效率达30%。 未来液冷数据中心解决方案行业的市场集中度将继续提高。[13] 液冷数据中心