解析AI算力竞赛背后的“冷静守护者”：液冷技术为何成数据中心新宠？
近日，英伟达CEO黄仁勋在2024 SIEPR经济峰会上透露，下一代DGXGPU服务器将采用液冷散热，并表示即将推出下一代DGX服务器。目前，数据中心主流仍为风冷。而随着生成式AI的火热，液冷逐渐受到追捧。近期，A股市场液冷概念股涨势明显。比如液冷全链条解决方案提供商英维克（002837.SZ，股价32.89元，市值186.97亿元），2月6日至3月13日，区间涨幅达83.03%；同期，服务器冷板厂商飞荣达（300602.SZ，股价16.82元，市值97.23亿元）涨幅也达76.68%。下一代AI服务器必须上液冷？目前，CPU服务器主流使用风冷。而进入AIGC时代，AI服务器功耗剧增。对于液冷逐渐火热的原因，3月13日，一名资深业内人士告诉《每日经济新闻》记者：“从我们自身的经验看，催生液冷落地的核心需求，就是AI以及GPU。因为液冷可以给（AI服务器）带来明显的投资收益，原来使用液冷更多是环保要求，并非投资收益。”该人士进一步解释称：“一颗CPU大概多少瓦呢？高档一点的接近300瓦。一台服务器，配两颗CPU是比较常见的。正常的CPU服务器就两颗CPU，当然也有四路和单路服务器，常见的应用场景以两颗CPU为主。而GPU服务器（AI服务器）一般都是8颗GPU起。总体来看，CPU服务器超过1KW（千瓦）已经很高，而一台GPU服务器会达到6KW，英伟达最新一代服务器达到11KW（千瓦）。”若以英伟达最新一代服务器功耗计算，一台GPU服务器的功耗约为CPU服务器的十倍。开源证券研报认为，Intel多款CPU TDP（热设计功耗）已达350W，英伟达的H100 SXM TDP甚至达到700W，B100（英伟达即将推出的GPU）TDP或将达到1000W左右，逼近风冷单点散热极限。此外，单机柜功率不断增长，逼近风冷散热极限。英伟达DGX A100服务器单机最大功率约在6.5KW左右，在机柜上架率不变的情况下，服务器功率上升导致单机柜功率亦不断增长，逼近风冷12KW—15KW散热极限，继续采用风冷散热，将导致行间空调需求数量陡增，高密度散热场景下液冷方案成本和性能优势显著。上述资深人士也表示：“目前GPU最大的是700W，下一代据说将达到1KW至1.4KW。这时候再用风冷散热，一是效果（不好），二是噪声（大），就会有各种问题需要解决。简而言之，算力密度的提升下，风冷已经满足不了，必须配液冷。”值得一提的是，除了数据中心，终端PC或将在AIGC时代下，进入AI PC时代。那么，AI PC是否也将催生液冷需求？对此，该人士认为：“现在很多电脑是跑不动本地端大模型、跑不动本地端推理的。能否跑得动，重点看电脑是否有GPU显卡。比如消费级英伟达4090、3090，或者说至少有这种（高端）独立显卡。”关于终端PC散热，其表示：“端侧其实（应用液冷）更加积极，很多游戏玩家都用液冷散热。因为对游戏玩家而言，他的改造量很小。而数据中心涉及基础设施的改造。”若未来AI PC逐渐普及，该人士判断：“我觉得液冷的使用率将越来越高。”液冷技术路线的选择据悉，液冷有浸没式、冷板式等多种技术路线。随着液冷的火热，哪些技术路线将会受益呢？根据赛迪数据，中国液冷数据中心市场规模保守估计将由2019年的260.9亿元增至2025年的1283.2亿元，其中冷板式数据中心市场规模2025年保守估计可超过750亿元，年复合增长率为22%；浸没式液冷数据中心市场规模2025年保守估计可超过500亿元，年复合增长率达到46%。开源证券研报认为，冷板式液冷相对成熟，浸没式液冷长期发展空间大。冷板式方面，单相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，在主流液冷方案中技术成熟度最高，对现有服务器芯片组件及附属部件改动量较小，过渡平缓，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（总拥有成本）的有效应用方案。而浸没式液冷可完全去除散热风扇（噪音更低），换热能力强，节能效果好，数据中心PUE（电能利用效率）值可降至1.1及以下，但一般需要改为箱式部署，部署密度一般低于冷板式液冷，机房配套和服务器改造难度和成本也较大。上述资深人士认为：“个人理解，还是以冷板式为主。冷板式落地会更快速一点，而浸没式对现有的设施改造比较多。此外，冷板式也更容易形成专业化分工，浸没式目前主要还是整体解决方案。”液冷国内厂商方面，英维克是国内领先的精密温控节能解决方案和产品提供商，产品广泛应用于数据中心、算力设备、电化学储能系统、通信网络、电力电网、电动汽车充电桩、工业自动化等领域的设备散热。据英维克2023年半年报，其机房温控节能产品、机柜温控节能产品营收分别为4.60亿元和6.61亿元，占营收比重分别为37.15%和53.38%。而飞荣达主要产品为电磁屏蔽材料及器件、导热材料及器件和其他电子器件，是中国领先的、创新型专业电磁屏蔽及导热解决方案服务商。其热管理材料及器件包括导热界面器件、石墨片、导热石墨膜、散热模组、风扇、VC均温板、热管、压铸件及液冷板等。2023年上半年，飞荣达热管理材料及器件营收7.04亿元，占营业收入比约为39.59%。随着AI技术的飞速发展和AIGC时代的来临，液冷技术在数据中心的应用变得日益重要。液冷技术不仅能够显著提升数据中心的能效和散热性能，还能够降低噪音和运营成本，这对于追求高效率和可持续运营的数据中心来说至关重要。
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