原标题：AI算力专题：算力系列之一，液冷，护航数据中心走向绿色低碳（附下载）

今天分享的是AI算力系列深度研究报告：《AI算力专题：算力系列之一，液冷，护航数据中心走向绿色低碳》。

（报告出品方：中泰证券）

报告共计：35页

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液冷技术分类

◼ 液冷是一种以液体作为冷媒，利用液体流动将数据中心IT设备的内部元器件产生的热量传递到设备外，使IT设备的发热部件得到冷却，从而保证IT设备安全运行的技术。

◼ 液冷的优势：液冷具备超高能效、超高热密度，能够高效散热，并且不受海拔、地域、气温等环境的影响。

◼ 目前，液冷技术主要包括冷板式液冷、喷淋式液冷和浸没式液冷技术三种。

三种液冷技术对比——冷板式液冷

◼ 冷板式液冷是通过液冷板（通常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体）将发热器件的热量间接传递给封闭在循环管路中 的冷却液体，通过冷却液体将热量带走的一种散热形式。冷板式液冷系统主要由冷却塔、CDU、一次侧 & 二次侧液冷管路、冷却介质、液冷机柜组成；其中液冷机柜内包含液冷板、设备内液冷管路、流体连接器、分液器等。

◼ 冷板式液冷作为非接触式液冷的一种，行业内具有10年以上的研究积累，在三种主流液冷方案中技术成熟度最高，是 解决大功耗设备部署、提升能效、降低制冷运行费用、降低TCO的有效应用方案。但冷板式液冷未能实现100%液体冷 却，因此存在机柜功耗低、液冷占比低时，节能收益不显著问题；且液冷板设计需要考虑现有设备的器件布局，结构 设计和实现的难度较大，标准化推进难度大。

◼ 浸没式液冷是以冷却液作为传热介质，将发热器件完全浸没在冷却液中，发热器件与冷却液直接接触并进行热交换的 制冷形式。浸没式液冷系统室外侧包含冷却塔、一次侧管网、一次侧冷却液；室内侧包含 CDU、浸没腔体、IT 设备、 二次侧管网和二次侧冷却液。使用过程中 IT设备完全浸没在二次侧冷却液中，因此二次侧循环冷却液需要采用不导电 液体，如矿物油、硅油、氟化液等。

◼ 相较传统风冷和冷板式液冷，浸没式液冷具备节能（PUE ＜ 1.13）、紧凑、高可靠、低噪声等优势。但同时，浸没式 液冷也存在器件选型局限性、维护局限性、机房环境特殊性等局限和问题。

三种液冷技术对比——喷淋式液冷

◼ 喷淋式液冷是面向芯片级器件精准喷淋，通过重力或系统压力直接将冷却液喷洒至发热器件或与之连接的导热元件上的液冷形式，属于直接接触式液冷。喷淋式液冷系统主要由冷却塔、CDU、一次侧 & 二次侧液冷管路、冷却介质和喷淋式液冷机柜组成；其中喷淋式液冷机柜通常包含管路系统、布液系统、喷淋模块、回液系统等。

◼ 喷淋式液冷同样实现了100%液冷，其结构颠覆性也优于浸没式液冷；但喷淋式液冷的节能效果差于浸没式液冷，且存 在与浸没式液冷相同的局限性问题。

液冷发展历程

◼ 根据液冷服务器的发展历史看，国外公司里IBM于1967年率先实现了首台冷水冷却系统计算机System360。

◼ 虽然中国的液冷行业发展相对较晚，但其技术后来居上。2011年中科曙光开创了中国液冷行业的先河。在后续5年中， 华为、浪潮信息等和包括中科曙光在内的中国厂商逐渐布局市场并开始大量生产。2019年至今，各大厂商的液冷技术亦突飞猛进。

液冷服务器产业链梳理

◼ 液冷产业生态涉及产业链上中下游，包括上游的产品零部件提供商、中游的液冷服务器提供商及下游的算力使用者。

• 上游主要为产品零部件及液冷设备，包括快速接头、CDU、电磁阀、浸没液冷 TANK、manifold、冷却液等组件或产 品供应商；

• 中游主要为液冷服务器、芯片厂商以及液冷集成设施、模块与机柜等；

• 下游主要包括三家电信运营商，百度、阿里巴巴、腾讯、京东等互联网企业以及信息化行业应用客户，主要在电信信 息、互联网、政府、金融、交通和能源等信息化应用。

中国液冷服务器市场规模于2027年有望达89亿美元

◼ 随着数据中心绿色化发展成为趋势、人工智能领域竞争加剧带来高性能算力需求飞跃式增长，液冷服务器市场近年来在中国迎来爆发式增长。

◼ 根据IDC的数据，2022年中国液冷服务器市场规模达10.1亿美元，同比增长189.9%。2023年中国液冷服务器市场仍将 保持快速增长，市场规模也预计将达15.1亿美元。到2027年，中国液冷服务器市场规模有望达到89亿美元。

中国液冷数据中心的行业应用结构

◼ 与风冷配合，中国液冷数据中心赋能各行业发展。未来数据中心温控市场将出现“风冷+液冷”协同发展的格局。风冷 技术不会被液冷完全取代，而是针对客户的不同需求，选择不同的数据中心制冷方案。

◼ 2019年液冷数据中心主要应用在以超算为代表的应用当中，随着互联网、金融和电信行业业务量的快速增长，上述行 业对数据中心液冷的需求量将会持续加大。预计2025年互联网行业液冷数据中心占比将达到24.0%，金融行业将达到 25.0%，电信行业将达到23.0%。而能源、生物、医疗和政务等将行业需求将加快融入通用数据中心新业态，整体上规 模有所下降。预计2025年能源行业液冷数据中心占比将达到10.5%，生物行业将达到8.5%，医疗行业将达到6.5%，以 政务为代表的其他业务则将下降至2.5%。

国内液冷服务器竞争格局：曙光领先，华为、阿里等紧密追随

◼ 国内以中科曙光为首的厂商已经积累了一定的商业化经验，基于产品营收、市占率、客户反馈等指标，中科曙光为市场的重要领导者，华为、阿里、联想紧随其后，IBM中国位于可期待者位置。

◼ 中国液冷服务器行业具有较高的技术壁垒，先进入者具备先发优势。目前国内主要厂商在液冷技术方面还处于试验或初步应用阶段，市场竞争格局尚未明确。此外，由于国内对数据安全的保护，在数据中心基础设施供应上存在一定的 地域壁垒。因此，国外厂商进入中国市场或较为困难。

数据量激增驱动算力需求不断升级

◼ 全球数据总量和算力规模高速增长。据IDC数据显示，2022年全球数据圈数据量规模达到103.66ZB，中国数据量规模 将从2022的23.88ZB增长至2027年的76.6ZB，CAGR达到26.3%，增速有望位列全球第一。根据IDC预测，未来3年全球新增数据量将超过过去30年之和，数据激增将使数据存储、传输和处理的所需算力呈现指数级增长。

◼ 算力智能化升级成为趋势，智能算力成为算力增长的主要动力。海量复杂数据处理需求对于算力提出了更高的要求， 需要更强大、更高效的计算资源来支持人工智能应用的发展。在此趋势下，算力基础设施加快建设，成为支撑数字经济发展的“重要底座”，数据能力和算力需求循环增强。IDC预测，中国智能算力规模将持续高速增长，预计2027年 将达到1117.4EFLOPS，2022-2027年CAGR达33.9%。

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