近日，解決散熱壓力、節能挑戰必由之路的液冷溫控，在三大運營商聯合發布技術白皮書背景下，有望迎來產業發展提速。

01、面對散熱壓力和節能挑戰

液冷具備必要性

儲能液冷系統基本組成包括：液冷板，液冷機組（加熱器選配），液冷管路（包括溫度傳感器、閥門），高低壓線束；冷卻液（乙二醇水溶液）等。由于液體的比熱容遠高于氣體，因此相比于常見的風冷技術，液冷可實現散熱效率的極大提升。

根據冷卻液與電池的接觸方式，可分為直接液冷（如冷板式液冷）和間接液冷（如浸沒式液冷）。其中冷板式液冷屬于間接接觸型液冷技術，通過裝有冷卻液的冷板與設備接觸進行散熱，該液冷技術發展較早且改造成本較低因而技術更成熟、生態更完善，目前屬于液冷中應用最為廣泛的技術之一。

另一種是直接接觸型液冷技術，較為典型的是浸沒式液冷，是指將發熱器件浸泡在冷卻液中，兩者直接接觸以協助器件散熱，該技術可更大程度上利用液體比熱容大的特點，進一步提升制冷效率。

數據來源：中國儲能網

隨著算力持續增加對芯片散熱要求更高，液冷可以說是解決散熱壓力和節能挑戰的必經之路。

算力的持續增加促進通訊設備性能不斷提升，芯片功耗和熱流密度也在持續攀升，產品每演進一代功率密度攀升30~50%。當代X86平臺CPU最大功耗300~400W，業界最高芯片熱流密度已超過120W/cm2；芯片功率密度的持續提升直接制約著芯片散熱和可靠性，傳統風冷散熱能力越來越難以為繼。

芯片功率密度的攀升同時帶來整柜功率密度的增長，當前最大已超過30kW/機架；對機房制冷技術也提出了更高的挑戰。液冷作為數據中心新興制冷技術，被應用于解決高功率密度機柜散熱需求。

同時近年來，在“雙碳”政策下，數據中心PUE指標（數據中心總能耗/IT設備能耗）不斷降低，多數地區要求電能利用效率不得超過1.25，并積極推動數據中心升級改造，更有例如北京地區，對超過規定PUE的數據中心電價進行加價。

在保證算力運轉的前提下，只有通過降低數據中心輔助能源的消耗，才能達成節能目標下的PUE要求。由于制冷系統在典型數據中心能耗中占比達到24%以上，是數據中心輔助能源中占比最高的部分，因此，降低制冷系統能耗能夠極大的促進PUE的降低。有數據顯示，我國數據中心的電費占數據中心運維成本的60-70%。隨著服務器的加速部署，如何進一步降低能耗，實現數據中心綠色發展，成為業界關注的焦點。

典型數據中心能耗占比

資料來源：《中興通訊液冷白皮書》

液冷技術能實現極佳節能效果，近年來行業內對機房制冷技術進行了持續的創新和探索中，間蒸/直蒸技術通過縮短制冷鏈路，減少過程能量損耗實現數據中心PUE降至1.15~1.35；液冷則利用液體的高導熱、高傳熱特性，在進一步縮短傳熱路徑的同時充分利用自然冷源，實現了PUE小于1.25的極佳節能效果。

數據中心制冷技術對應PUE范圍

資料來源：《中興通訊液冷白皮書》

02、產業鏈多個環節都在加速

目前，數據中心產業鏈各環節都在加速布局液冷技術。

數據中心產業鏈主要由上游基礎設施（其中包含芯片提供商、ICT設備商等）、中游IDC服務提供商、下游終端客戶（其中包含互聯網廠商、運營商及各行業客戶），當前數據中心上中下游主體皆開始加速導入液冷解決方案。

首先是芯片廠商，后摩爾定律時代芯片算力與功耗同步大幅度提升，主流CPU、GPU廠商則選擇加裝冷卻器、對接液冷系統，實現芯片的液冷散熱。

其中CPU方面，Intel 2023Q1發布的第四代至強處理器多款子產品熱設計功耗達350W，傳統風冷解決方案散熱壓力極大，2023年1月Intel至強發布會上表明，第四代至強處理器將會配置液冷散熱方案。

GPU方面，2022年5月，英偉達宣布將在A100、H100系列產品中引入直接芯片（Directto Chip）液冷散熱技術，A100 80GB PCIe將在尾部安置接口，以對接液冷系統。根據Equinix與NVIDIA的測試結果，液冷NVIDIA A100PCle GPU一方面可以在空間相同的條件下，實現雙倍計算量；另一方面，采用液冷技術的數據中心工作負載可以與風冷設施持平，但能源消耗量將減少28%。同時，根據NVIDIA估計，采用液冷GPU的數據中心PUE可以達到1.15，遠低于風冷的1.6。

其次服務器廠商，也隨著AI服務器需求量逐步提升，開始布局冷板式液冷技術及其他液冷解決方案。數據中心服務提供商中，IDC廠商布局高功率液冷機房，以應對快速增長的IDC機房單機柜功率密度及逐步嚴苛的PUE管控指標；

加上運營商、互聯網廠商及政府項目等下游終端客戶，也在加速液冷技術研發與應用，提升整體機房運營效率，加速溫控行業從風冷到液冷的切換。

數據中心各環節液冷技術布局梳理

資料來源：招商證券整理繪制

03、三大運營商聯合規劃

國內進程提速

當前，國內液冷產業鏈發展依然面臨較大的挑戰。

首先是液冷產業鏈尚不成熟，當前業內尚無服務器統一接口標準，各廠商產品及配件設計標準各異。其次，為了形成客戶壁壘，廠商以產品一體化的交付模式為主，導致各廠商的產品之間兼容性差。因此，在產品生態鏈緊密閉環的情況下，配件廠商難以與整機廠商競爭，加大了在產業發展早期就形成寡頭競爭格局的可能性，進而阻礙了產業的整體發展。

此背景下，國內三大運營商共同發布電信運營商液冷技術白皮書對液冷產業發展具備較大的意義。

2023年6月5日，在第31屆中國國際信息通信展覽會“算力創新發展高峰論壇”上，中國移動、中國電信、中國聯通三家電信運營商，邀請液冷產業鏈的相關代表企業共同面向業界發布了《電信運營商液冷技術白皮書》。

《白皮書》分析了數據中心目前面臨的形勢和液冷技術發展現狀，介紹了電信運營商液冷技術的實踐和挑戰，提出未來三年的愿景和具體技術路線，計劃于2023年開展技術驗證；2024年開展規模測試，新建數據中心項目10%規模試點應用液冷技術；2025年開展規模應用，50%以上數據中心應用液冷技術。

特別值得注意的是，《白皮書》中提出服務器與機柜解耦交付方式，有望實現多廠家適配，促進產業生態進一步成熟。針對冷板式液冷而言，當前有解耦交付及一體化交付兩種模式，解耦交付即液冷機柜與液冷服務器之間遵循統一的規范實現解耦，可由不同廠商交付；一體化交付則是液冷整機柜由同一廠商一體化交付?！栋灼分赋?，解耦交付更有利于實現多廠家適配，易于推廣，能夠實現靈活部署，降低TCO，液冷技術路線應采用解耦交付模式。

目前我國液冷產業鏈面臨產業生態不完善，設計標準不統一，產品形態不一致，規?；M展難推進等一系列問題，三大運營商作為國家隊，或許能通過全產業鏈規劃推動我國液冷市場進入更成熟的發展狀態。

冷板式液冷產品解耦交付與一體化交付比較

資料來源：《電信運營商液冷技術白皮書》

未來，液冷市場規模將保持高速增長態勢。

根據機構測算，預計2025年國內IDC液冷市場規模將達到132.8億元，其中AI服務器液冷市場規模達100億元、通用服務器液冷市場規模達32.8億元；預計2028年國內IDC液冷市場規模將達到250億元，其中AI服務器液冷市場規模達212億元、通用服務器液冷市場規模達37.7億元。

中國服務器液冷市場空間測算

資料來源：IDC、產業調研、招商證券整理測算

04、相關企業有哪些？

目前國內外數據中心基礎設施廠商液冷技術普及率尚較低，掌握該技術的企業較少，市場中尚未形成較強龍頭，市場競爭格局未定，且由于中國數據安全保護政策，國外廠商產品進入中國較為困難。國內市場中，部分企業經過多年的技術積累和沉淀，已經展現出較為明顯的技術優勢和市場先發優勢。

其中中科曙光是國內液冷先進計算的領導者，液冷技術研發經歷“冷板式液冷技術”、“浸沒式液冷技術”、“浸沒相變液冷技術”三大發展階段。公司于2011年開始液冷技術研究，2015年推出我國首款標準化的量產冷板式液冷服務器，2019年推動全球首個大規模浸沒相變液冷項目的商業落地。

當前已形成冷板式液冷C7000系列、浸沒式液冷C8000系列、TC4600E-LP冷板式液冷刀片服務器產品線，覆蓋物理、化學、材料、生命科學、氣象等基礎研究領域及金融、動漫等多行業。

中興通訊作為全球領先的綜合性通信解決方案提供商，長期處于市場一線，根據自身技能專長，前瞻性布局了ICT液冷一體化解決方案。公司當前主要基于冷板式液冷技術，形成單板級、插箱級、機柜級、機房級四個不同維度的液冷技術線，主要覆蓋IT液冷服務器設備、CT液冷路由交換設備、DC液冷數據中心機房的開發與交付。

根據公司官網信息，2023年1月，中興通訊發布了5款全新的G5系列服務器產品，其中4款支持冷板式液冷解決方案，整機功耗相比于傳統風冷服務器可降低80W，噪聲降低15dB，PUE指標可達1.1。此外，中興通訊其他3款產品（Intel Whitley平臺與海光3號平臺）也將提供冷板液冷散熱方案，實現更大程度上的能耗降低。

紫光股份旗下的新華三是國內最早投入液冷技術研發的企業之一，目前在打造全棧液冷ICT產品解決方案，其將推動其液冷解決方案由傳統硬件制冷向AI制冷模式演進。2023中國數據中心液冷技術峰會上，新華三智慧計算產品經理表示，未來新華三會進一步加強芯片級液冷、浸沒式液冷技術的開發與利用，搭配液體散熱、余熱回收等技術，加速硬件制冷向AI制冷的轉變，強化端到端數字化轉型能力。

浪潮信息同樣是全棧布局液冷。2022年初，浪潮信息將“All in液冷”寫入公司戰略，開啟公司全棧式液冷布局的新時期。

目前，公司已擁有300多項液冷技術領域核心專利，覆蓋冷板式液冷、熱管式液冷、浸沒式液冷，技術儲備充足，實現相變均溫、微通道冷卻、浸沒式冷卻等新型熱傳導技術在智算產品線的全面覆蓋。公司已建成目前亞洲最大的液冷數據中心研發生產基地“天池”，可實現冷板式液冷整機柜的大批量交付，整體交付交付周期在5-7天，年產量可達10萬臺。

此外，還有英維克、高瀾股份、同飛股份、申菱環境、佳力圖、依米康、網宿科技、川潤股份、銀輪股份、飛龍股份等企業，在數據中心液冷解決方案有研發儲備和一定進展。