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曙光数创:数据中心液冷领航者,持续受益于AI智算发展

2024-09-20 09:27:28 18

2023 年初以来,在 AIGC 日新月异发展的刺激下,以英伟达为代表的算力芯片公司迎来了一波暴涨,而伴随英伟达大涨的,还有一众产业链公司,其中就包括英伟达 GB200 GPU 服务器的液冷技术供应商 Vertiv 等,自 2023 年以来最高暴涨近 10 倍。随着 AI 芯片霸主英伟达的持续推动,液冷在 AI 服务器领域有望从 " 可选 " 迈入 " 必选 ",数据中心液冷供应商也将因此大幅受益。

在这样的背景下,曙光数创(872808)正崭露头角。作为国内最早专注于数据中心液冷解决方案的供应商之一,尤其在浸没相变液冷产品上,公司是国内唯一实现浸没相变液冷技术大规模商业化部署的企业。公司主营业务涵盖浸没相变液冷数据中心基础设施产品、冷板液冷数据中心基础设施产品及模块化数据中心产品等。

截至目前,公司已累计建设超过 260MW 液冷数据中心,涉及科研、能源、政府、金融、互联网、运营商等多个行业。根据赛迪顾问《2023 中国液冷应用市场研究报告》显示,2021 年至 2023 年上半年,公司以平均 58.8% 的市场份额,位列中国液冷数据中心基础设施市场部署规模第一,多年稳居行业头名。

一、AI 等科技行业发展推动数据中心液冷需求持续高增

在当今数字化和信息化迅速发展的背景下,数据中心作为支撑现代信息社会的核心设施,其高效、稳定运行至关重要。液冷技术因其出色的散热效率和节能性能,成为数据中心重要的冷却解决方案。市场需求巨大的背后,是多方面因素的推动与需求的增长。

1." 云大物智 " 促使高功率密度机柜快速增加

在当今科技飞速发展的时代,云计算、大数据、物联网(IoT)和人工智能(AI)——统称为 " 云大物智 " ——正以前所未有的速度改变着我们的生活与工作方式。互联网企业、视频、短视频、直播业务的兴起,金融和电信行业业务量的快速增长,这些海量数据的产生成为数据中心市场持续发展的动力。

以 AI 为例,随着人工智能产业指数级增长,大模型已经在越来越多场景中展现出强大应用性能,正在逐步走向商业化落地。未来大模型的持续迭代升级,训练数据集以万倍的增长,模型参数量的不断提升,以 Sora 为代表的多模态的逐渐成熟带动下游 AI 应用百花齐放,都带来了对算力设备及承载算力的数据中心更高的要求,促进了数据中心的需求。

国际数据公司 IDC 和浪潮信息联合发布《2023 — 2024 年中国人工智能计算力发展评估报告》预计,2023 年中国人工智能服务器市场规模将达 91 亿美元,同比增长 82.5%,2027 年将达到 134 亿美元,年复合增长率达 21.8%。2022 — 2027 年中国智能算力规模年复合增长率达 33.9%,通用算力规模年复合增长率为 16.6%。全球人工智能硬件市场(服务器)规模将从 2022 年的 195 亿美元增长到 2026 年的 347 亿美元,年复合增长率达 17.3%;其中,用于运行生成式人工智能的服务器市场规模在整体人工智能服务器市场的占比将从 2023 年的 11.9% 增长至 2026 年的 31.7%。

而随着 AI 技术在各个领域的广泛应用,如自动驾驶、医疗诊断、金融科技、虚拟现实和高性能计算等,对数据处理能力的需求也呈指数级增长,这直接导致数据中心内的服务器和 GPU 等高性能计算设备的功耗急剧上升。传统风冷散热技术虽然在一定程度上满足了数据中心的散热需求,但在面对高算力芯片时,其散热效率和能力逐渐逼近天花板,导致能耗增加、散热不足等问题日益严重,难以满足这些高功率密度设备的散热需求,进而影响了系统的稳定性和效率。

在此背景下,液冷技术凭借其卓越的冷却能力和能效优势,成为了 AI 时代数据中心的理想选择。液冷通过直接将液体冷却系统导入服务器内部或将服务器直接放入冷却液中,能够更高效、更安静、更稳定地管理高热负荷,不仅显著提升了能源利用效率,降低了运营成本,还为 AI 计算提供了更加稳定可靠的运行环境。此外,液冷技术的创新,如浸没式液冷和直接接触液冷,使得服务器可以在更高的功率密度下工作,进一步释放了 AI 的潜能。

" 云大物智 " 技术的发展不仅加速了数据的产生和处理,还催生了对高性能计算(HPC)的巨大需求,特别是高算力 AI 芯片的导入,进一步加速了服务器高功率密度的演进趋势。据中国数据中心工作组(CDCC)调研,国内全行业数据中心,8kW 功率密度以上的机柜占比由 2021 年的 11% 提升至了 2022 年的 25%,高功率机柜占比明显提升。而随着 AI 模型训练、推理等应用增加,多样化算力协同成为常态,单 IT 机柜主流功率密度将从 6-8kW/ 柜提高到 12-15KW/ 柜,超算、智算中心功率密度将提升至 30kW 以上。根据赛迪顾问预测,预计 2025 年,全球数据中心单机柜平均功率将达到 25kW。

根据市场调研机构数据,单机柜 20kW 一般认为是风冷可解的散热极限,20kW 以上需要采用液冷来保证其运行稳定性,传统数据中心采用风冷散热方式已不能满足更大功率密度机柜散热需求,在此趋势下未来数据中心液冷将逐渐并全面替代风冷。液冷通过直接或间接的方式将冷却液体导入热源附近,能够有效带走大量热量,确保系统稳定运行,同时大幅降低能耗和噪音。更重要的是,液冷技术的采用有助于提高能源使用效率(PUE),减少碳足迹。

2. 东数西算工程持续推进,数据中心低 PUE 要求推动液冷渗透率提高

2022 年 2 月 " 东数西算 " 工程正式启动,在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等 8 地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了 10 个国家数据中心集群。这项国家级战略旨在优化全国数据中心建设布局,通过将东部地区庞大的数据处理需求向西部丰富能源和土地资源转移,实现资源的高效利用和区域经济的均衡发展。

在 " 东数西算 " 的推动下,西部地区正快速成为新一代数据中心的聚集地,尤其对于高密度、高功耗的计算任务而言,液冷技术凭借其卓越的散热性能和能源效率,成为了构建绿色、智能数据中心的关键,同时也开辟了广阔的市场空间。‌

在 " 双碳 " 政策下,对数据中心建设要求主要在能耗指标 PUE 和绿电使用率上。数据显示,液冷系统约比风冷系统节省电量 30%-50%,能够有效帮助数据中心节能降碳。

根据北京市经济和信息化局 2023 年 11 月发布的征求意见稿中明确提出,‌新建数据中心的 PUE 值应符合 1.2 的准入值要求。标准适用于数据中心中电子信息设备机房使用面积(不含供配电系统、空调制冷系统鞥配套用房面积)3000 平方米及以上或电子信息设备装机总额定功率 5000kW 及以上的数据中心能源效率的计算、控制和考核。同时数据中心管理者应通过节能技术改造和加强节能管理,使数据中心 PUE 值达到 1.15 先进值的要求。

工业和信息化部等六部门联合印发的《‌算力基础设施高质量发展行动计划》‌也提出了到 2025 年的计算力目标,‌包括算力规模超过 300EFLOPS,‌智能算力占比达到 35%,‌东西部算力平衡协调发展,‌这将进一步推动液冷服务器市场的发展和应用。

液冷技术凭借其卓越的散热性能和能源效率,成为了构建绿色、智能数据中心的关键。液冷不仅能有效解决西部地区因地理和气候条件带来的散热难题,还能大幅降低数据中心的能耗,助力西部数据中心实现低碳发展目标,符合国家的 " 双碳 " 战略。随着 " 东数西算 " 工程的深入实施,液冷行业将迎来爆发式的增长机会。

二、液冷市场规模及预测

1. 数据中心市场规模快速增长

数据中心作为各个行业信息系统运行的物理载体,已成为经济社会运行不可或缺的关键基础设施,在数字经济发展中扮演至关重要的角色。随着 5G 网络商用的持续推进,云计算、大数据、人工智能等新一代技术的快速演进,智慧城市、数字政府、工业互联网、5G 场景化等应用的迅速发展,我国数据中心产业保持高速增长。根据《中国第三方 IDC 行业财务数据回顾及未来展望》显示,我国数据中心市场规模不断增长,2022 年我国数据中心市场规模约 1900 亿元,2023 年市场规模有望达到 2470 亿元,近五年年均复合增长率高达 30.0%。

数据中心基础设施市场规模也呈现快速增长趋势。根据赛迪顾问数据,2022 年我国数据中心基础设施的市场规模达 232.9 亿元,预计到 2026 年达到 646.6 亿元。

液冷服务器方面,根据 IDC 最新发布的《中国半年度液冷服务器市场(2023 全年)跟踪》报告,中国液冷服务器市场在 2023 年继续保持快速增长。2023 全年中国液冷服务器市场销售额 14.2 亿美元,同比增长 48.0%,出货量 16.1 万台,同比增长 57.3%。IDC 预计,2023-2028 年,中国液冷服务器市场年复合增长率将达到 45.8%,2028 年市场规模将达到 102 亿美元,液冷行业将迎来真正 " 刚需 " 放量的元年。

2. 冷板式液冷将迎来爆发期

冷板技术作为一项成熟的热管理解决方案,在数据中心领域展现出显著的优势。它通过将冷却介质直接输送到发热组件附近,利用高效的热传导来实现快速散热,从而有效提高了数据中心的能源效率和整体性能。

对于现有的数据中心而言,由于冷板式液冷设计的灵活性、对现有基础设施的兼容性以及工程实践的广泛验证,冷板技术能够轻松融入现有的数据中心架构中,无需大规模的结构改动,进行改造的成本相对较低,实施难度也较小。相较于其他液冷技术,如浸没式或喷淋式冷却,冷板方案在部署速度和维护便捷性上具有明显优势。

对于正在考虑升级或新建数据中心的企业来说,选择冷板技术进行液冷系统集成,意味着可以快速部署并迅速获得投资回报。因此,在短期内,冷板技术的普及和应用将主导液冷市场的发展方向,成为主流的冷却解决方案。随着市场对更高能效和更低碳排放的追求,冷板式液冷系统有望迎来爆发式的增长。

3. 浸没相变液冷未来面临高需求

目前我国数字经济建设处于起步阶段,大规模的浸没式液冷技术的推进还比较缓慢,但随着数据处理需求的激增和绿色计算理念的深入人心,浸没式液冷技术未来将面临巨大的市场需求。

尽管初期投入和基础设施改造成本较高,但浸没式液冷技术在长期运营中展现出的显著节能效果和更低的维护成本,使其在全生命周期内的总拥有成本(TCO)方面具有明显优势。随着技术的不断成熟和规模化生产,预期成本将逐渐降低,促使更多企业和数据中心运营商考虑采用浸没式液冷解决方案。此外,浸没式液冷技术的低能耗特性正好契合 " 双碳 " 目标推动下提高能效、减少碳排放这一趋势,有望获得更多的政策支持和市场机遇。

三、同行业对比

同行业已上市公司方面,选取核心业务数据中心液冷产品的英维克(002837)、佳力图(603912)、依米康(300249)、高澜股份(300499)、申菱环境(301018)为可比公司。

1. 产品优势与解决方案

英维克作为国内领先的精密温控节能设备提供商,致力于为云计算数据中心、通信网络、物联网等基础架构提供解决方案,并在轨道交通列车、电动客车和冷链运输等领域提供车用空调产品;申菱环境同样是一家在温控领域具有深厚底蕴的企业,专注专用性空调领域,其产品广泛应用于工业厂房。在数据中心制冷方面,英维克和申菱环境通过风冷技术建立了其市场地位,近年来才开始转向液冷技术,以适应市场变化和技术进步。英维克和申菱环境的液冷产品虽具有一定的竞争力,但发力较晚,尚未形成如曙光数创般的全系列、高性能的产品矩阵。

作为数据中心制冷领域的领军企业,曙光数创成立于 2002 年,以高效液冷技术为核心,持续专注于数据中心整体解决方案的提供 20 余年,是国内最早一批进入液冷行业的企业。公司自 2011 年起便致力于液冷技术的研究,不仅掌握了冷板式液冷技术,还率先实现了浸没相变液冷技术的产品化,技术实力强劲。浸没相恋液泠技术具有更高的制冷效率和更低的能耗,是数据中心制冷领域的重要发展方向。曙光数创还为客户提供从方案设计、产品选型、安装调试到后期运维的全链条服务,确保客户能够轻松实现数据中心的绿色节能和高效运行。

2. 研发投入

截止 2024 年第一季度,曙光数创前十大股东合计持股 72.62%,其中,第一大股东曙光信息为公司控股股东,直接持股 62.07%,而曙光信息最终的实际控制人为中国科学院计算技术研究所。

从研发费用来看,2020-2023 年公司研发费用逐年增长,从 3356.31 万元增长至 6825.33 万元,研发费用占营收比例维持在 10% 左右,显著高于同行业可比公司。

3. 市场份额与客户资源

英维克的市场布局广泛,产品应用于数据中心、通信、智能电网等多个领域;申菱环境的产品涵盖了数据中心空调、工业制冷等多个领域。二者客户基础雄厚,包括华为、Eltek、比亚迪等国内外知名企业,以及中国联通、中国电信等通信运营商。

曙光数创产品主要应用于高密度和超高密度数据中心市场,公司客户主要集中在政府、大型企业和科研机构等,受益于 " 东数西算 " 等国家大型数据中心建设项目。

根据赛迪顾问《2023 中国液冷应用市场研究报告》显示,2021 年至 2023 年上半年,公司以平均 58.8% 的市场份额,位列中国液冷数据中心基础设施市场部署规模第一,多年稳居行业头名。尤其是公司所拥有的冷板式、浸没相变液冷核心技术,冷板式液冷产品因适应旧机房改造成本低而在现有数据中心升级中占据优势;而浸没式液冷则更适用于新数据中心及散热需求更大的场景。一方面成功解决了中、高、极高密度数据中心的散热难题;另一方面,有效降低了数据中心整体耗能,提高服务器运行效率,公司依靠其核心技术和产品市场应用情况,市场地位属于数据中心基础设施行业第一梯队。

4. 业绩短期承压

公司业绩维持高速增长,营收方面,2019-2023 年公司营收从 2.92 亿元增长至 6.5 亿元,CAGR 达 22.15%;2024 年 Q1,公司营收为 0.12 亿元,与上年同期相比减少 94.22%。根据公司公告,2024 年 Q1 营收增速为负原因系公司项目完工存在季节性,一季度和三季度完工项目较少。

从营收结构来看,2023 年公司积极布局冷板液冷市场。2023 年公司浸没液冷产品和冷板液冷产品占收入比例分别为 58.15% 和 29.22%,其中冷板液冷产品收入与 2022 年相比比重由 6.92% 提高至 29.22%,同比增长 430.66%。根据曙光数创投资者关系记录表,2023 年上半年新建的液冷数据中心中冷板占比较高,需求正在放量。而公司核心竞争力之一的浸没液冷技术主要应用于高密度数据中心,此类项目规划和建设周期较长,且数据中心单机柜功率密度的提升需要时间,未来随着液冷市场竞争格局稳定,有望迎来爆发。

归母净利润方面,公司归母净利润从 2019 年的 2819.81 万元增长至 2023 年的 10447.6 万元,CAGR 达 38.74%;2024 年 Q1,公司归母净利润为 -730.18 万元,与上年同期相比减少 111.82%。

公司的浸没式相变液冷技术全球领先,浸没相变液冷数据中心产品优势突出,毛利率水平稳定维持在 40% 左右。

从整体销售毛利率来看,公司整体毛利率也维持在 40% 左右,保持在较高水平。2023 年公司毛利率出现一定下降,主要是因为 2023 年度冷板液冷产品收入占比由 6.92% 提升只 29.22%,而冷板产品毛利率低于浸没相变液冷产品,收入结构调整导致综合毛利率下降。

根据公司公告,2024 年公司仍将继续加大冷板液冷的市场开拓,在浸没液冷市场,公司将进一步增加市场开拓并实现项目的落实、实施、交付。考虑公司项目周期性因素,叠加全国数据中心建设的加速,公司下半年业绩有望迎来快速修复。

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