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液冷伺服器全線爆發!AI算力關鍵賽道,龍頭全梳理

作者:樂晴行業觀察

全球算力規模的大幅增長,AI伺服器的需求急劇上升,衆多高功率的CPU和GPU晶片使得AI伺服器的功耗持續增加。

晶片散熱效率成為關鍵問題,液冷産品正在成為資料中心的核心關注賽道。

現有資料中心主要有兩種制冷系統:風冷資料中心和液冷資料中心。

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目前風冷技術在資料中心制冷中占主導地位。曙光數創的資料顯示,現存資料中心中采用風冷散熱方式的資料中心占比高達90%以上,國内資料中心的液冷滲透率不足10%。

風冷技術的功率上限為15kW,而未來AI叢集的算力密度普遍将超過20kW/櫃,是以液冷技術的更新需求變得尤為迫切,預計到2025年,液冷的滲透率将超過30%。

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液冷資料中心産業鍊全景圖:

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資料來源:電信營運液冷技術白皮書

液冷伺服器行業概覽

風冷是資料中心的主流溫控方案,主要利用空氣作為冷卻媒介。随着後摩爾定律時代的到來,伺服器功耗上升導緻溫度也随之增加,液冷技術開始受到重視。

目前,資料中心主要有風冷和液冷兩種冷卻技術,分别通過空氣和液體的熱傳遞來實作降溫效果。

風冷到冷闆式散熱的機櫃功率密度臨界點在15-20kW,冷闆式到浸沒式散熱的臨界點在60kW。當伺服器功率密度普遍超過20kW時,将推動資料中心從風冷向液冷技術的轉變。

此外,風冷資料中心的年平均PUE值約為1.75左右,無法達到政策規定的最低要求。液冷技術的資料中心年平均PUE值約為1.2左右,完全符合政策的要求。此外,液冷散熱具有低能耗、高散熱效率和低噪聲等優勢。

伺服器制冷的兩種主要方式:

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資料來源:賽迪顧問《中國液冷資料中心白皮書》

冷技術是以液體為散熱媒體的一種高效冷卻方式,主要劃分為冷闆式、浸沒式和噴淋式三種類型。

目前,冷闆式液冷在行業中成熟度最高占據了高達90%的份額。冷闆式液冷技術不僅工藝成熟,且無需改變現有伺服器的形态,此外冷卻功耗完全滿足AI伺服器的需求,有望率先得到推廣和應用。

兩相浸沒式液冷系統能夠提供更出色的冷卻效果,且具有更高的傳熱系數和散熱極限,但是設計具有挑戰性,成本也相對昂貴,是以浸沒式液冷的研發進展較為緩慢。

目前全球科技巨頭英偉達正在積極推動的冷闆式與單相浸沒式相結合的混合式冷卻方案,有望進一步加速浸沒式技術在高性能資料中心的應用。

此外,在液冷伺服器的外部,主要的适配工作集中在Manifold、CDU、冷源等液冷基礎配套設施上。

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液冷伺服器市場競争格局

目前液冷散熱解決方案扔在加速推廣過程中,成本成本效益的提升是推動液冷廣泛應用的重要因素。目前全球領先的廠商正在大力推廣液冷技術,主要目的是降低PUE值。

全球液冷市場早期主要是由海外頂尖的晶片和伺服器廠商參與。近年來,中國大陸的資料中心供應商以及以台系為代表的伺服器上遊廠商加速了液冷技術的布局。

在台系廠商中雙鴻業務覆寫廣泛,公司與全球頂尖的晶片和伺服器客戶保持着緊密的合作。

中國大陸廠商在液冷技術方面也起步較早,以浪潮資訊、中科曙光、新華三廠商為主引領國産替代并加速液冷産品的疊代。

根據IDC的資料顯示,2023年浪潮資訊、甯暢和超聚變排名前三占據了約70%的市場佔有率。

此外,浪潮資訊與英特爾共同提出的全液冷伺服器節點由多個部分組成,包括節點外殼、主機闆、CPU晶片、記憶體模組、記憶體冷闆等。

新華三液冷技術解決方案:

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資料來源:新華三

從行業角度來看,網際網路、電信、政府和教育行業是液冷伺服器的主要采購方。阿裡巴巴、百度和京東等網際網路巨頭已率先液冷技術方面積極布局。AIGC的高速發展有望推動網際網路企業加速液冷技術的規模化應用,進而進一步擴大液冷市場的空間。

液冷技術本身的壁壘并不高,但是算力液冷的難點在于對伺服器的改造。由于伺服器通常承載着客戶的核心業務,是以對穩定性的要求非常高。伺服器廠商具有先天優勢,随着近年來市場空間的逐漸開放,第三方廠商也加速進入這一市場。#伺服器##ai伺服器##人工智能##算力##科技##财經#

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整體而言,在液冷領域有衆多優秀廠商提供解決方案和相關産品。除以上提及廠商以外,國内主要布局廠商還包括英維克、飛榮達、高瀾股份、曙光數創、申菱環境、科華資料、依米康、同飛股份、中興通訊、紫光股份、寶信軟體、潤澤科技、奧飛資料、網宿科技、拓維資訊和工業富聯等。

液冷市場的空間可以劃分為增量和存量兩大類别。增量空間主要由算力新需求驅動,AI大模型訓練對GPU為主的異構伺服器需求持續增長,導緻新增AI伺服器的液冷需求急劇上升。随着液冷技術的成熟和成本的降低,行業有望迎來較快的增長。

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