計算機行業(yè)市場分析

計算機行業(yè)市場分析1、算力+雙碳提升散熱要求，液冷優(yōu)勢明顯，有望規(guī)?；茝V1.1、我國液冷技術發(fā)展迅速，可提高數據中心運行效率液冷可提高數據中心運行效率。液冷是指使用液體取代空氣作為冷媒，為發(fā)熱部件進行換熱，帶走熱量的技術。人工智能、大數據等新興技術的發(fā)展，使數據中心面臨著較大的能耗和散熱挑戰(zhàn)，液冷技術具備較好的制冷效果，有效提升服務器使用效率和穩(wěn)定性，同時使數據中心在單位空間布置更多的服務器。我國液冷技術起步稍晚于國外，但起步后發(fā)展迅速，后期與國外發(fā)展進程基本同步，并且在液冷規(guī)模試點應用方面積累了豐富經驗。1.2、液冷服務器市場快速增長，互聯網廠商需求較高液冷產業(yè)生態(tài)涉及產業(yè)鏈上中下游，包括上游的產品零部件提供商、中游的液冷服務器提供商及下游的算力使用者。根據賽迪顧問，預計2025年互聯網行業(yè)液冷數據中心占比將達到24.0%，金融行業(yè)將達到25.0%，電信行業(yè)將達到23.0%。中國液冷服務器市場在2023年仍將保持快速增長。液冷服務器是指將液體注入服務器，通過冷熱交換帶走服務器的散熱的一種服務器。根據IDC，2023上半年中國液冷服務器市場規(guī)模達到6.6億美元，同比增長283.3%，預計2023年全年將達到15.1億美元。IDC預計，2022-2027年，中國液冷服務器市場年復合增長率將達到54.7%，2027年市場規(guī)模將達到89億美元。從廠商銷售額角度來看，2023上半年市場占比前三的廠商是浪潮信息、寧暢和超聚變，占據了七成左右的市場份額。從行業(yè)角度來看，互聯網廠商是2023上半年中國液冷服務器市場的最大買家，占據2023H1出貨量54%，并有望在未來幾年中持續(xù)加大液冷服務器的采購力度，政府、公共事業(yè)和教育占據次要市場份額;電信、金融、服務等行業(yè)的部署量也有穩(wěn)健提升。1.3、算力基礎設施能耗增長，液冷數據中心規(guī)模提升液冷數據中心規(guī)模持續(xù)提升。算力基礎設施能耗增長或提升散熱技術要求，飛榮達表示液冷散熱將成為高算力下最優(yōu)選擇。根據賽迪數據，中國液冷數據中心市場規(guī)模保守估計將由2019年260.9億元增至2025年1283.2億元，CAGR為30.4%。1.4、驅動力：算力+“雙碳”提升散熱要求，液冷提升服務器性能、低PUE、低TCO優(yōu)勢明顯1.4.1、算力發(fā)展推升設備功耗，液冷可提高服務器使用效率與穩(wěn)定性我國數字經濟蓬勃發(fā)展，算力規(guī)模持續(xù)擴張。AI、智算需求高速增長，新型數智化應用日新月異，高密、高算力等多樣性算力基礎設施持續(xù)發(fā)展?！稊底种袊l(fā)展報告（2022年）》顯示，截至2022年底，我國數據中心機架總規(guī)模已超過650萬標準機架，近5年年均增速超過30%，在用數據中心算力總規(guī)模超180EFLOPS，位居世界第二。算力發(fā)展推升設備功耗，提高液冷等散熱需求。算力的持續(xù)增加促進通訊設備性能不斷提升，芯片功耗和熱流密度也在持續(xù)攀升，產品每演進一代功率密度攀升30~50%。當代X86平臺CPU最大功耗300~400W，業(yè)界最高芯片熱流密度已超過120W/cm2；芯片功率密度的持續(xù)提升直接制約著芯片散熱和可靠性，傳統風冷散熱能力越來越難以為繼，推動液冷新需求。據UptimeInstitute，近年制冷系統故障率已超過IT系統，成為供電后的最大數據中心宕機原因。隨著IT負載的提升，高功率、高密度機柜在制冷中斷情況下可穩(wěn)定運行的時間也在縮減。根據IDC圈，實測數據顯示，傳統的3KW機柜在失去制冷后，服務器熱保護關機時間大概有480s，4KW機柜則縮短到300s。因此，數據中心對連續(xù)制冷的需求不斷提升。液冷系統常用介質有去離子水、醇基溶液、氟碳類工質、礦物油或硅油等多種類型，這些液體的載熱能力、導熱能力和強化對流換熱系數均遠大于空氣。因此，針對單芯片，液冷相比于風冷具有更高的散熱能力。液冷有望提高服務器使用效率與穩(wěn)定性，延長服務器使用壽命，提升數據中心運算效率。液冷直接將設備大部分熱源熱量通過循環(huán)介質帶走，高效制冷效果有效提升了服務器的使用效率和穩(wěn)定性；單板、整柜、機房整體送風需求量大幅降低，允許高功率密度設備部署；同時，在單位空間能夠布置更多的ICT設備，提高數據中心空間利用率、節(jié)省用地面積。1.4.2、“雙碳”要求降低能耗，液冷低PUE助力節(jié)能數據中心及機架規(guī)模的快速增長，導致數據中心用電量急劇攀升。2021年全國數據中心耗電量達2166億度，約占全國總耗電量的2.6%，碳排放量1.35億噸，占全國總排放量的1.14%。在“雙碳”宏觀形勢下，政府部門對數據中心PUE（電能利用效率）監(jiān)管日益趨嚴。2021年11月，國家發(fā)展改革委等部門發(fā)布《貫徹落實碳達峰碳中和目標要求推動數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質量發(fā)展實施方案》，要求到2025年，新建大型、超大型數據中心的PUE降到1.3以下，國家樞紐節(jié)點進一步降到1.25以下。2023年12月，國家發(fā)改委、國家數據局、中央網信辦、工信部、國家能源局聯合印發(fā)《深入實施“東數西算”工程加快構建全國一體化算力網的實施意見》，指出到2025年底，普惠易用、綠色安全的綜合算力基礎設施體系初步成型，并強調要推進數據中心用能設備節(jié)能降碳改造，推廣液冷等先進散熱技術。算力的持續(xù)增加提升硬件部分能耗，在保證算力運轉前提下，只有通過降低數據中心輔助能源的消耗，才能達成節(jié)能目標下的PUE要求。根據《中興通訊液冷技術白皮書》，典型數據中心能耗占比中，制冷系統占比達到24%以上，是數據中心輔助能源中占比最高的部分，因此，降低制冷系統能耗能夠極大的促進PUE的降低。液冷技術通過冷卻液體替代傳統空氣散熱，液體與服務器高效熱交換，提高效率，降低PUE。對比不同散熱技術，間蒸/直蒸技術通過縮短制冷鏈路，減少過程能量損耗實現數據中心PUE降至1.15~1.35；液冷利用液體高導熱、高傳熱特性，在縮短傳熱路徑同時利用自然冷源，實現PUE小于1.25的極佳節(jié)能效果。1.4.3、液冷運行成本較低，有望降低數據中心TCO液冷技術現階段需求驅動“核心是PUE”，未來規(guī)模應用“關鍵是TCO”。TCO是總擁有成本，為前期采購成本+后期使用/維護成本。相比于傳統風冷，液冷散熱技術的應用雖然會增加一定的初期投資，但可通過降低運行成本回收投資。以規(guī)模為10MW的數據中心為例，比較液冷方案(PUE1.15)和冷凍水方案(PUE1.35)，預計2.2年左右可回收增加的基礎設施初投資。1.5、未來發(fā)展：電信運營商推動液冷發(fā)展，有望迎來規(guī)模化應用電信運營商或推動液冷技術逐步開展技術驗證、規(guī)模實驗。根據《電信運營商液冷技術白皮書》，電信運營商共同聯合產學研上下游，2023年液冷產業(yè)開展技術驗證，充分驗證液冷技術性能，降低PUE，儲備規(guī)劃、建設與維護等技術能力；2024年開展規(guī)模測試，推進液冷機柜與服務器解耦，促進競爭，推進產業(yè)生態(tài)成熟，降低全生命周期成本；至2025年，開展規(guī)模應用共同推進形成標準統一、生態(tài)完善、成本最優(yōu)、規(guī)模應用的高質量發(fā)展格局。2、液冷：冷板式和浸沒式為主，具備成本\維護性\PUE等多重優(yōu)勢2.1、目前冷板式占比較高，浸沒式液冷具長期優(yōu)勢液冷可分為直接冷卻和間接冷卻。目前直接冷卻以浸沒式液冷技術為主，分相變和單相兩種；間接冷卻以冷板式液冷技術為主。根據《冷板液冷服務器設計白皮書》，綜合考量初始投資成本、可維護性、PUE效果以及產業(yè)成熟度等因素，冷板式和單相浸沒式相較其他液冷技術更有優(yōu)勢，是當前業(yè)界的主流解決方案。目前冷板式液冷方案占比較高。IDC數據顯示，2023上半年，中國液冷服務器市場中，冷板式占比較高，主要取決于傳統數據中心對原有基礎設施改造成本和難度的關注度，以及當前冷板式方案成熟度較高，商用基礎較好。浸沒式液冷具備長期優(yōu)勢。根據IDC，長遠來看，浸沒式在散熱效率和單機柜功率、空間利用率等方面比冷板式具有顯著優(yōu)勢，因此浸沒式如何合理優(yōu)化基礎設施改造、建設成本，以及提高電子氟化液或其他冷卻液的應用范圍及可維護性，成為構建可持續(xù)發(fā)展綠色數據中心的必要條件。2.2、冷板式液冷：相比風冷，具備更好熱傳遞、可靠性、功率密度冷板式液冷的冷卻液不與服務器元器件直接接觸，而是通過冷板進行換熱，所以稱之為間接液冷。為了增大換熱系數，目前絕大多數服務器芯片采用微通道冷板。依據冷卻液在冷板中是否發(fā)生相變，分為單相冷板式液冷及兩相冷板式液冷。與傳統的風冷服務器方案相比，冷板式液冷有幾個優(yōu)點：(1)更有效的熱傳遞，因為液體比空氣具有更高的熱傳輸性能(如熱導率密度，比熱容)；(2)可靠性：冷卻介質在整個系統分布均勻性由于空氣冷卻減少熱點并提高整個系統的可靠性；(3)能夠實現更高的功率密度，可以有效地處理密集IT負載產生的熱量，進而通過有效地消除熱量，提高數據中心內關鍵設備的性能和壽命。2.3、浸沒式液冷：顯著散熱、提高能效、控制復雜浸沒式液冷是將整個服務器或其組件直接浸入液體冷卻劑中的冷卻方式。液體完全包圍服務器元件，從而更加高效地吸收和散發(fā)熱量。這種方法能夠顯著降低服務器運行的溫度，提高能效，但在部署時需要考慮到環(huán)境兼容性問題和設備維護問題。按照工程液體散熱過程中是否發(fā)生相變，可以分為單相浸沒式液冷及兩相浸沒式液冷。2.4、噴淋式液冷：加強對流換熱，冷卻液消耗量較少噴淋式液冷系統是用低溫冷卻液直接噴淋芯片及發(fā)熱單元，吸熱后高溫冷卻液換熱后重新成為低溫冷卻液，再次循環(huán)進入服務器噴淋。這使冷卻液與服務器直接接觸散熱，加強了對流換熱，將冷卻液集中收集在儲液箱中，液冷柜中的冷卻液量較浸沒式少。理論上循環(huán)散熱過程中冷卻液無相變，但是在噴淋過程中遇到高溫的電子部件冷卻液會出現飄逸，從而對機房及設備環(huán)境產生影響。3、多家公司發(fā)展液冷技術，提升數據中心散熱效率3.1、飛榮達：華為散熱領域核心供應商服務器領域，公司向華為、超聚變等客戶提供散熱及電磁屏蔽相關解決方案及產品。針對服務器散熱需求，公司開發(fā)了單相液冷模組、兩相液冷模組及特種散熱器等產品。公司服務器客戶包括：華為、中興、微軟、思科、浪潮、新華三、超聚變、神州鯤泰及Facebook、google等。公司從97年開始和華為合作，屬于公司重要的客戶及合作伙伴。雙方在手機、筆記本、服務器、通信設備等領域均有合作，公司向客戶提供電磁屏蔽方案及相關產品和散熱解決方案及相關產品。公司液冷散熱投入加大。2022年度，公司通信領域收入占比為30%，2023H1，通信領域收入占比為26%。此外，2023年上半年公司進一步強化液冷散熱團隊組建，投入了更多的研發(fā)人員和研發(fā)設備等資源。隨著液冷散熱市場空間和市場潛力的逐步釋放，飛榮達擁有完整的產業(yè)鏈布局，公司不僅在散熱器件領域擁有較強競爭力，在散熱材料領域也具備強大實力，上下游一體化的產業(yè)鏈優(yōu)勢使得公司在散熱行業(yè)更具綜合優(yōu)勢。3.2、曙光數創(chuàng)：浸沒式相變液冷全球領先公司是新一代數據中心領先的整體解決方案和全生命周期服務供應商，主要從事浸沒液冷數據中心產品、冷板液冷數據中心產品及模塊化數據中心產品研究、開發(fā)、生產及銷售等。公司專注數據中心領域20余年，在數據中心研發(fā)及服務方面積累豐富經驗，形成以高效冷卻技術為核心的數據中心系列化的技術和產品。2023年10月27日，曙光數創(chuàng)宣布全國規(guī)模最大的液冷數據中心全鏈條產業(yè)創(chuàng)新基地正式啟動。創(chuàng)新基地設有國內唯一兆瓦級液冷基礎設施實驗室、電氣與控制實驗室、液冷散熱可靠性實驗室等7大研發(fā)創(chuàng)新實驗室；和CDM產品線、液冷散熱產品線、鈑噴生產線、產品總裝線等4條產線。公司發(fā)布新一代一體化風液混冷先進數據中心，以“1+1=1”（風冷+液冷=風液混冷）創(chuàng)新理念，將風冷系統與液冷系統高效集成，一體化解決數據中心散熱需求，大幅提升散熱效率。3.3、紫光股份（新華三）：打造全棧液冷解決方案新華三集團作為數字化解決方案領導者，深度布局“云-網-算-存-端”全產業(yè)鏈。液冷是一個跨專業(yè)方向的技術創(chuàng)新領域，需要數據中心側、算力側、網絡側的強協同，新華三的基因非常適合液冷解決方案的落地。新華三集團在液冷數據中心業(yè)務上有多年的積累。在數據中心服務方面，新華三擁有業(yè)內首屈一指的設計服務團隊、多年的液冷數據中心服務經驗以及多個大型液冷數據中心項目案例。新華三集團作為“雙碳”戰(zhàn)略的踐行者和推動者，發(fā)布“ALLinGREEN”戰(zhàn)略，推出全棧液冷解決方案。新華三基于底層技術積淀及上層實踐創(chuàng)新能力，創(chuàng)造性地推出了具備三大“全面”核心優(yōu)勢的全棧液冷解決方案，提供完整的方案覆蓋和服務能力，打造真正綠色節(jié)能的零碳數據中心。3.4、浪潮信息：持續(xù)踐行“Allin液冷”戰(zhàn)略1）在產品層面，發(fā)布全棧液冷產品。實現通用服務器、高密度服務器、整機柜服務器、AI服務器四大系列全線產品均支持冷板式液冷，并持續(xù)進行全液冷機柜、機柜式冷量分配單元等創(chuàng)新，數據中心產品體系不斷完善；2）在系統方案層面，提供液冷數據中心全生命周期整體解決方案。具有從室外一次側冷源到室內二次側CDU、液冷連接系統、液冷服務器等全線布局，為用戶全方位打造綠色節(jié)能數據中心交鑰匙工程。目前，浪潮信息液冷產品和解決方案已相繼在眾多頭部互聯網公司，以及金融、教科研等領域實現批量化部署。3）浪潮信息建成亞洲最大的液冷數據中心研發(fā)生產基地，構筑了研發(fā)、測試、生產、品控、交付的全鏈條液冷智造能力，年產能超10萬臺，實現了業(yè)界首次冷板式液冷整機柜的大批量交付。浪潮信息具備綠色計算領域領先的創(chuàng)新技術、產品及解決方案。浪潮信息全液冷機柜實現了100