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液冷数据中心行业分析报告 液冷数据中心行业发展前景及规模分析
来源: | 作者:智研瞻产业研究院 | 发布时间: 2023-05-17 | 340 次浏览 | 分享到:
目前,国内外数据中心基础设施厂商的液冷技术渗透率还很低,掌握该技术的企业不多,市场尚未形成强有力的领导者,市场竞争格局是未定,并且由于中国的数据保护政策,外国制造商的产品更难到达中国。在国内市场,经过多年的技术积累和碾压,一些企业作为先行者已经表现出明显的技术优势和市场优势。

相关报告:《中国液冷数据中心市场深度调研及投资前景预测报告》


数据中心液冷行业定义


目前,国内外数据中心基础设施厂商的液冷技术渗透率还很低,掌握该技术的企业不多,市场尚未形成强有力的领导者,市场竞争格局是未定,并且由于中国的数据保护政策,外国制造商的产品更难到达中国。在国内市场,经过多年的技术积累和碾压,一些企业作为先行者已经表现出明显的技术优势和市场优势。


数据中心液冷是指数据中心的冷却系统。服务器、存储、网络通信等设备部署在数据中心。这些器件具有很高的功率密度,并且呈上升趋势。因此,必须采用冷却系统来冷却ICT设备的散热。


人工智能技术的快速发展大大增加了相关行业对高性能算力的需求,而在高性能算力的背后,对器件的散热散热提出了更高的要求。PUE是能源使用效率,即数据中心消耗的总能源与IT负载消耗的能源之比。PUE值越接近1,数据中心的生态越高。因此,PUE值越高,数据中心的整体效率就越低。


数据中心液冷行业分类


数据中心冷却技术包括风冷冷却、水冷冷却、自然冷却和液冷冷却。其中,液冷分为间接冷却和直接冷却,典型方式有冷板式和浸没式。液冷是一种服务器散热技术,它以液体为导热介质,通过冷却剂与服务器加热部件之间的直接或间接接触进行热量交换,并散发加热部件产生的热量。由于液体的比热容高,液体的导热效果远高于空气,是空气的25~1000倍,而且导热效果更快更好。相比之下,液冷更适合功率密度高的数据中心。


目前,数据中心的液冷方式分为冷板式、浸入式和喷雾式。浸没式液体冷却是一种直接接触冷却方式,与冷板式相比,它更多地利用了液体的比热容特性,冷却效率更高,可以有效降低数据中心的PUE值。浸没式液冷具有更好的整体散热性能,可以适应更高功率密度的控制柜和数据中心,具有更广阔的视野。


液冷数据中心的优势


节约成本:建设成本不高于传统机房,TCO远低于传统机房


静音无噪:移除风扇,减少最大噪音源液冷机房,音量远低于国际规定相关环境噪音值


节能降耗:散热能耗降低90%-95%,IT设备能耗降低10%-20%


易于选址:机房选址要求低于传统机房,无需严寒气候可达到PUE1.05


安全可靠:冷却液隔绝空气改善IT设备运行环境,提高可靠性


绿色环保:PUE逼近1.0,节约用水大量节约电力资源,减少碳排放


冷却液分类


矿物油:矿物油也是一种优良且廉价的冷却剂。单相矿物油无毒、无味、不挥发、粘度高,易在设备表面形成残留物。虽然燃点很高,但在一定条件下仍有可能燃烧。


氟化液:最大的特点是绝缘和不易燃。它是数据中心最安全的液体冷却技术之一,目前使用最广泛,但价格昂贵。


液冷数据中心行业规模


2019年,我国液冷数据中心市场规模为260.9亿元。2020年市场规模365.8亿元,同比增长40.21%。预计2025年将达到1283.2亿元以上。


2019年我国数据中心液冷主要应用于以超算为代表的应用领域,随着互联网、金融、电信等行业的快速增长,以及AIGC和ChatGPT服务的兴起,中国数据中心对液冷的需求增加这些行业正在不断上升。预计到2025年,液冷数据中心在互联网行业的占比将达到24%,在金融行业达到25%,在电信行业达到23%。


1.17-22市场规模数据图表:


统计数据显示,2017年中国液冷数据中心行业市场规模182.3亿元,2022年中国液冷数据中心行业市场规模565.6亿元。2017-2022年中国液冷数据中心行业市场规模如下:


图表:2017-2022年中国液冷数据中心行业市场规模




数据来源:智研瞻产业研究院




2. 23-29市场规模数据图表


预测,2029年中国液冷数据中心行业市场规模1258.8亿元。2023-2029年中国液冷数据中心行业市场规模预测如下:


图表:2023-2029年中国液冷数据中心行业市场规模预测



数据来源:智研瞻产业研究院


液冷数据中心产业链


在液冷数据中心的准备阶段,主要有产品组件,包括连接器、CDU、电磁阀、TANK、歧管等。中游主要由液冷服务器组成,也是产业链的核心。下游行业主要包括互联网、金融、电信、政府、交通、能源等信息化程度较高,包括智能计算、电子政务、企业信息化、关键应用与民生等相关领域,包括三大电信运营商,以及腾讯、阿里巴巴等主要互联网公司。



尽管液冷技术具有风冷技术无法比拟的优势,市场驱动力已经为液冷技术的大规模应用奠定了坚实的基础,但液冷技术在数据中心的使用仍然存在障碍:


1、缺乏相应的标准支持


目前,液冷技术尤其是浸没式液冷在数据中心还缺乏大规模的使用案例,也缺乏相关的国家或行业标准对该技术进行有效规范。


2、数据中心空间的使用


目前数据中心物理基础设施的设计是基于当前的风冷系统架构,举个简单的例子,建筑物的承载能力,机房的层高,基于液体容器的浸入式液冷设计,以及人员维护的便利性,这必然导致空间利用率的降低。


3、散热架构粒度太低,运维复杂


液冷的粒度在机柜(箱)级、服务器级,甚至芯片级,低于目前主流的风冷系统,系统复杂,维护难度相对较大。液体冷却技术对数据中心现有的冷却架构提出了重大挑战,但也是一个巨大的机遇。随着液冷技术的不断完善,必将在数据中心制冷领域占据重要地位。


液冷数据中心行业相关政策


2021年12月,由中国信息通信研究院云计算与大数据研究所牵头,开放数据中心委员会“冰川”项目组研究制定的数据中心液冷五项行业标准正式发布。这套行业标准将于2022年4月1日起正式实施,有效弥合当前国内外数据中心液冷行业标准的差距。


液冷市场格局


海外浸入式液冷市场主要玩家有GRC(美国)、LiquidStack(美国)、Midas(美国)等;冷板液冷市场的主要玩家有CoolIT Systems(美国)、Asetek(丹麦)、Motivair(美国)等,谷歌、微软、英特尔、IBM、惠普等公司也在该领域崭露头角。


基于产品营收、市占率、客户反馈等指标,中科曙光为市场的绝对领导者,浪潮、华为、阿里巴巴、联想、英维克、高澜股份、维谛技术、广东合一等紧随其后。


整体来看,当前液冷行业仍处在发展早期,行业主要参与者分为三大类:


华为电气-艾默生是一家专业的温控制造商:公司最早从事精密空调设备的研发设计,拥有多年行业底蕴,技术研发具有前瞻性,拥有平台化公司打造散热布局,实现跨行业应用。家用机房空调市场非常强劲,Vertiv 的技术领先地位稳固。在国内机房空调市场,维谛技术的市场份额约为30%,佳力图、iTec、亿米康、华为、英威科各占10%左右。申领环境、同飞等专业温控厂商也有相应的技术储备和布局。


液冷数据中心行业发展前景


目前,国内外数据中心基础设施厂商对液冷技术的渗透率仍然较低,掌握该技术的企业屈指可数,市场尚未形成强大的市场领导者,市场竞争格局尚未确定,而且由于中国的隐私政策,国外厂商的产品进入中国难度较大。在国内市场,经过多年的技术积累和失败,一些企业作为开拓者表现出明显的技术优势和市场优势,预计未来行业将形成领先厂商占据主要市场份额的竞争格局。目前的大规模AI模型有望引领算力需求的提升,带动高功率密度智能计算和超级计算中心的建设,加速智能计算和超级计算中心的采用。