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液冷技術(shù)節(jié)能性和散熱性兼優(yōu)，算力浪潮下催動液冷技術(shù)市場擴(kuò)容
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-08-15

液冷技術(shù)相較于傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)，具有低能耗、高散熱、低噪聲和低 TCO 等優(yōu)點，符合數(shù)據(jù)中心高能耗、高密度的發(fā)展趨勢：

1）高效散熱：液體的冷卻能力是空氣的 1000-3000 倍，使得液冷技術(shù)更適用于高能耗、高功率的服務(wù)器應(yīng)用場景。

2）節(jié)能降耗：液冷系統(tǒng)可實現(xiàn)更高能效比，降低數(shù)據(jù)中心能耗。液冷技術(shù)（尤其是浸沒式液冷）可將數(shù)據(jù)中心的PUE值降至1.2以下，相較于傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)，可以節(jié)省電量30~50%。

3）提高設(shè)備可靠性：液冷技術(shù)可以減少因高溫引起的設(shè)備故障，延長服務(wù)器的使用壽命，并避免因風(fēng)扇引起振動和噪音。

4）節(jié)省空間：液冷技術(shù)允許更緊湊的服務(wù)器布局，無需像風(fēng)冷那樣需要較大的空氣流通空間，從而節(jié)省了數(shù)據(jù)中心的占地面積。5）提高功率密度：液冷技術(shù)可以支持更高的機(jī)架功率密度，滿足高性能計算和 AI 應(yīng)用的需求。浸沒式液冷方案可以將單機(jī)架功率提升到 100kW 甚至 200kW 以上。

冷板式和浸沒式等主流液冷技術(shù)在散熱性、集成度、能效等冷卻效果指標(biāo)上顯著優(yōu)于傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)。

人工智能變革和數(shù)字經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型趨勢下，數(shù)據(jù)中心往高能耗、高密度方向發(fā)展，液冷技術(shù)應(yīng)用漸廣。傳統(tǒng)的風(fēng)冷方式只能滿足 2.7kW/機(jī)柜的數(shù)據(jù)中心散熱需求，無法適應(yīng)中高密度數(shù)據(jù)中心需求。液冷技術(shù)利用高比熱容的特點和對流傳熱的能力，可以滿足 2.7-30kW/機(jī)柜的數(shù)據(jù)中心散熱需求，解決超高熱流密度的散熱問題，未來液冷技術(shù)必將在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域得到愈加廣泛的應(yīng)用。

AI 大模型對算力需求大，推動 AI 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。AIGC 行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期，AI 大模型性能持續(xù)提升的背后是千億級以上的參數(shù)訓(xùn)練，帶來對算力的高額需求，有望推動新一輪 AI基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。根據(jù) OpenAI 官網(wǎng)，AI 模型訓(xùn)練計算量自2012 年起每 3.4 個月就增長一倍。

以 GPT-3 模型為例，根據(jù) lambdalabs 數(shù)據(jù)，該模型參數(shù)規(guī)模達(dá) 1750 億，完整訓(xùn)練運算量達(dá) 3640PFlop/s-days（以 3640PFlop/s 速度進(jìn)行運算，需要 3640 天）。模型完成單次訓(xùn)練約需要 355 個 CPU 年并耗費 460 萬美元（假設(shè)采用 Nvidia Tesla V100 芯片）。

高算力需求迫切，推動 AI 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。高訓(xùn)練算力需要與相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施匹配，根據(jù)《2022-2023 中國人工智能計算力發(fā)展評估報告》預(yù)計，2023 年全球 AI 支出增速有望達(dá) 27.9%，而中國智能算力規(guī)模將達(dá) 427EFlop/s，同比增長 59%。

人工智能行業(yè)高速發(fā)展，算力巨額缺口推動 AI 服務(wù)器出貨量高速增長。2023 年全球普通AI 服務(wù)器/高端 AI 服務(wù)器出貨量分別為 47.0 和 27.0 萬臺，較 2022 年分別同比增長 36.6%和 490.5%，并預(yù)計 2024 年全球普通 AI 服務(wù)器和高端 AI 服務(wù)器出貨量分別為 72.5 和 54.3萬臺，分別同比增長 54.2%和 172.0%。

AI 服務(wù)器出貨量高速增長

資料來源：華勤技術(shù)投資者關(guān)系公眾號，源達(dá)信息證券研究所，思瀚

根據(jù) 2023《中國液冷數(shù)據(jù)中心市場深度研究報告》，預(yù)計 2024 年中國液冷數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模有望達(dá) 236.3 億元，同比增長 53%。基于市場需求發(fā)展及產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)進(jìn)程，未來五年中國液冷數(shù)據(jù)中心市場將以 59%的復(fù)合增長率持續(xù)發(fā)展。預(yù)計到 2027 年，AI 大模型商用落地，液冷生態(tài)趨于成熟，市場規(guī)模將出現(xiàn)較大幅度增長，有望達(dá)到 1020 億元。

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