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算力核心赛道:液冷服务器零部件全解析
更新时间 2025-02-13     已被浏览: 49

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算力需求激增带来数据中心服务器的强劲需求。

AI服务器较传统服务器功耗大幅提升,高耗能背后的散热需求是重点关注方向,当前液冷技术正在成为数据中心热控关键解决方案。

英伟达CEO黄仁勋曾明确表示,液冷技术是未来趋势,将带动整片算力散热市场全面革新。

2025年有望成为液冷技术实现全面应用的重要转折点。

在全球AI加速爆发背景下,算力等各大细分赛道迎来高速增长机遇。在之前的文章中我们已经梳理过国产算力数据中心解析、国产算力芯片全解析算力租赁全景解析。

本文重点拆解液冷服务器零部件重点环节。

01 

 

液冷行业概览


数据中心冷却技术包含风冷冷却、水冷冷却、自然冷却及液冷冷却等技术。

风冷和液冷是目前主流冷却技术,分别通过空气和液体的热传递来实现降温效果。

当服务器功率密度普遍超过20kW时,传统风冷所提供的散热能力将无法满足数据中心需求,而更先进的的液冷散热将成为数据中心的趋势。

液冷技术是采用液体作为主要散热介质,替代传统的空气冷却方式,为高性能服务器提供高效散热解决方案的新型技术。通过液体的循环流动带走发热部件的热量,能够更有效地降低设备的温度。

液冷可以极大程度降低系统的 PUE (能效关键指标)值, 从而达到节能增效的效果。

根据阿里云数据,采用水冷风冷的数据中心PUE往往达到1.4以上,其单相浸没式液冷技术方案的PUE值达到了极低的1.09。

液冷通常分为直接式和间接式液冷:直接式液 冷包括浸没式和喷淋式;间接式液冷也就是冷板式液冷,也是目前为止数据中心液冷和电信行业液冷等领域最为常用的液冷方式。

冷板式液冷:在行业中成熟度最高,商用基础稳固。冷板式液冷通过冷板将发热元器件的热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体,从而实现散热,其特点在于冷却液并不直接接触发热设备,而是通过冷板进行热量传输,通常无需改变数据中心的机柜结构。

浸没式液冷:适配更高功率密度的机柜和数据中心。浸没式液冷是服务器完全浸入冷却液中,全部发热元件热量直接传递给冷却液,通过冷却液循环流动或蒸发冷凝相变进行散热的一种方式。分为单相和两相两种:两相浸没式液冷系统具有更高的传热系数和散热极限,成本也相对昂贵。此外,浸没式液冷方式对技术要求较高,涉及服务器外壳设计、主板改造、散热系统升级和密封性等多重改造,主要由服务器厂商负责生产。
 

02

 

液冷服务器产业链核心环节


液冷服务器产业链包括上游核零部件、中游液冷服务器商及下游的算力使用者。

核心环节包括服务器整机、硬件、液冷散热模块、冷却液及循环设备,以及机箱、电源、线缆等成本占比相对较小但是必要的部件。

冷板式液冷系统部件拆分图:

 

液冷服务器整机及硬件


全球液冷市场早期主要是由海外芯片和服务器厂商IBM和英特尔等参与。

2011年,我国厂商中科曙光率先开始服务器液冷技术的探索与研究,并于2013年完成了首台冷板式液冷服务器原理机和首台浸没式液冷原理验证。

2015-2018年,中科曙光、浪潮信息、联想、阿里巴巴等一众国产厂商先后实现了液冷服务器大规模商业应用项目的落地,实现弯道超车。

2022年,浪潮信息发布全栈液冷产品,同时浪潮信息亚洲最大液冷数据中心研发生产基地-天池正式投产,年产能达到10万台,实现了业界首次冷板式液冷整机柜的大批量交付。

2022年,紫光股份发布了H3C UniServer R4900LC G5液冷服务器及以其为核心的液冷系统、新一代超融合UIS8.0、全新绿洲平台2.0等产品和方案。

在2023年世界互联网大会上,中兴通讯展示了新一代数据中心全域液冷解决方案。在2024年MWC世界移动通信大会上,中兴通讯又推出了高密度全液冷整机柜IceCube。

根据IDC数据,2024年上半年,我国液冷服务器市场厂商份额前四大厂商分别为浪潮信息、超聚变、宁畅和新华三,浪潮以超过50%的市场份额蝉联中国市场第一。

服务器核心硬件包括处理器、芯片、内存和存储等设备,这些部件的成本通常占比40%-60%左右。国产算力芯片核心赛道全解析

 

 

液冷散热模块


液冷散热模块是液冷服务器的核心部件,成本占比通常在20%-30%左右。

液冷板:是散热模块中的核心部件,因材料成本较高且加工工艺复杂,占比较大。液冷板行业上游为中铝集团、紫金矿业等铝、铜金属原材料企业;中游为银邦股份、华锋铝业、格朗吉斯等铝热传输材料生产企业以及瑞泰克、方盛股份、精研科技、三花智控、飞荣达、银轮股份、纳百川等液冷板配套加工公司。

CDU(冷却分配单元):内含水泵、控制器等部件,成本相对较高。水泵环节中,据公开资料显示,中金环境子公司南方泵业生产的CHL、CHM、CHLF水泵,广泛应用于数据中心液冷模块中;飞龙股份数据液冷中心产品在芜湖飞龙、郑州飞龙已建有专门生产线,多个液冷项目进行中;利欧股份全资子公司利欧泵业拥有多款适用于液冷系统的泵产品,包括高效节能的离心泵和智能泵系统等;控制器相关布局厂商包括立讯精密、曙光数创、英飞特等。

管路、接头:主要是连接各部件,确保冷却液循环流动。全球市场格局来看,目前北美占据快速接头市场主要份额,国内企业近年加速突破跻身UQD市场。据Cognitive Market Research数据显示,北美地区在快速接头市场中占据了主要份额,其次是欧洲,而亚太地区的市场份额相对较小。快速接头的主要玩家主要包括Parker、Eaton、Staubli、Festo 等公司。目前国内具备液冷快接头产品的生产能力的公司有:强瑞技术、高澜股份、英维克、中航光电、川环科技等企业。

英维克液冷快速连接器在数据中心液冷领域的应用已形成系列化,包括自锁和盲插等11个系列;中航光电液冷快速连接器UQD系列以钢珠锁紧技术为特色,专为数据中心机架服务器与分水器间的连接而设计;川环科技针对液冷服务器客户开发软管+接头总成方案,研发的“复合结构接头”和“EPDM新材料”管路正在客户中批量应用。

 

冷却液及循环设备


冷却液及循环设备价值占比约10%-20%。

冷却液:作为热量传输的媒介,将冷板吸收的热量带走,传递给系统的其他部分进行散热。其成本相对较低,但品质对系统稳定运行十分重要。

公开资料显示,该环节相关布局厂商中,新安股份已开发完成浸没式硅油冷却液产品,对标国际厂商产品,目前正在几家服务器的集成商进行测试,其子公司崇耀科技改性硅油产销均创新高,已与PPG、三棵树、浙江仙鹤、等细分领域头部客户深入合作;巨化股份子公司浙江创氟高科生产的JX浸没式冷却液,为单相浸没式数据中心冷却液,用于替代数据中心作为计算、存储、信息交互场所传统的散热方式。

液冷泵和冷却塔:价格较高,对冷却液循环起关键作用。公开资料显示,海鸥股份液冷塔认证已进入最后阶段;双良节能产品线中包括全浸没式液冷服务器换热模块与尾端冷却塔设备。冷却塔相关布局厂商还包括克莱特、上海电气、高澜股份等。

液冷模组:中石科技在服务器液冷散热模组方面拥有核心技术,其宜兴子公司主营产品包括液冷模组等,产品已应用于国内外多家服务器企业。

此外,核心CDU冷却液分配装置大多由中游温控厂商英维克、高澜股份、同飞股份等自主,此外也有强瑞技术等厂商;电磁阀有三花智控等;佳力图有多项核心技术,包含带封闭式高效冷却循环的通信模块、数据中心冷冻站集中控制系统等。

服务器电源

 

AI服务器的核心处理器包括 CPU、GPU、NPU、 ASIC、FPGA 等,相比于传统的普通服务器,AI服务器的功率高出将近6-8倍,电源的需求也将同步提升6-8倍。

 

通用型服务器通常只需要2颗800W服务器电源,而AI服务器的电源需求为4颗1800W高功率电源,服务器能耗成本从3100元直接飙升到12400元, 约为 3 倍。

 

目前台资企业占据了全球电源显著的市场份额,约为 5%-80%。据MTC数据显 示,在全世界前16大电源厂商中,中国台湾地区厂商占据了7席,其中,台达电子位居首位,市占率约为69%;光宝科技紧随其后排名第二,市占率约为15%-20%。中国大陆企业中,仅有麦格米特和欧陆通跻身榜单,科华数据、科士达以及BBU电源亿纬锂能和蔚蓝锂芯等厂商均有布局。


随着液冷趋势加速,各环节入局者众多,依米康、川润股份、数据港、光迅科技、网宿科技、拓维信息、华勤技术、中鼎股份、朗威股份等众多厂商在各领域都有参与布局。第三方专业温控厂商英维克、申菱环境和高澜股份等已有多个项目成功落地。

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