2024年曙光数创研究报告：数据中心基础设施液冷行业领先，持续受益于AI等算力扩张

1 公司是数据中心进入液冷时代的领军者

公司是一家以高效冷却技术为核心竞争力的数据中心基础设施产品和全生命周 期服务供应商，公司自主研发的多项核心技术及产品处于国内外领先水平，是国 家和北京市的“双高新”高科技公司，凭借其优秀的产品和服务体系成为工信部 第二批专精特新“小巨人”企业。 公司规模行业领先，液冷数据中心累计建设部署规模在我国液冷数据中心基础设 施市场位居第一，是国内唯一实现浸没相变液冷技术大规模商业化部署的企业。 秉承中科院计算所及中科曙光将科技创新放在首位的优良传统，公司以液冷技术 应用为核心，推动“由尖端到通用”和“由 IT 到电子”的立体化发展战略。

1.1 专注数据中心领域 20 余年，实控人为中科院计算技术研究所

公司成立于 2002 年，持续专注于数据中心领域 20 余年，公司前身为中科曙光集 团数据中心产品事业部，2011 年公司最早提出液冷技术理念并启动技术探索与研 究，2015 年公司推出国内首款量产冷板式液冷服务器产品和整体解决方案，2017 年公司推出全浸式液冷相变冷却服务器和整体解决方案，2018 年挂牌新三板， 2022 年 11 月登陆北交所。 公司凭借强大的技术研发能力和丰富的技术实践经验，已成功形成浸没相变液冷 数据中心基础设施产品、冷板液冷数据中心基础设施产品及模块化数据中心产品 三条不同技术路径的产品线，并根据客户需求和持续的技术研发，不断改进，提 升产品性能，拓展新的应用领域和开发新产品。

公司控股股东为曙光信息产业（北京）有限公司，中科曙光持有曙光信息产业（北 京）有限公司 100%的股权。中科曙光的控股股东是北京中科算源资产管理有限公 司，中科算源是中国科学院计算研究所全资设立的资产经营管理公司，公司实际 控制人为中国科学院计算技术研究所。 截至 2023 年，北京曙光信息持有公司 62.07%的股份，公司为中科曙光体系内唯 一从事数据中心基础设施产品研发和生产业务的独立主体。

1.2 公司主营业务和主要产品介绍

公司专注于数据中心基础设施产品。数据中心是用于在网络上传递、加速、展示、 计算和存储数据信息的物理场所，主要应用于对数据计算和储存有较大需求的组 织。一个完整的数据中心由数据中心 IT 设备和数据中心基础设施构成。数据中 心基础设施是支撑数据中心正常运行的各类系统的统称，具体包括制冷、配电、 机柜、布线、监控等系统。 公司业务涵盖数据中心基础设施的全部范畴，包括数据中心机柜系统、供配电系 统、监控系统、服务器的液冷散热部件等其它配套系统。

公司主营业务为浸没相变液冷数据中心基础设施产品、冷板液冷数据中心基础设 施产品及模块化数据中心产品的研究、开发、生产及销售，以及围绕上述产品提 供系统集成和技术服务。其中浸没相变液冷数据中心基础设施产品主要为 C8000 系列产品；冷板液冷数据中心基础设施产品主要为 C7000 系列产品；模块化数据 中心产品主要包含 C500 系列产品、C1000 系列产品、C2000 系列产品和 C9000 系 列产品。

公司较早开始研发模块化数据中心产品，2013 年相继完成了 C1000、C2000 产品 的研发及商业化，2016 年公司 C500 系列模块化产品研发完成并投放市场推广。 在液冷数据中心基础设施领域，公司是市场的领路人，2011 年公司最早提出液冷 技术理念并启动研究部署,公司数据中心液冷基础设施产品主要针对于我国高功 率密度数据中心降低能耗并提高运行效率的痛点于 2015 年开始全面研发，2018 年公司首套 C7000 系列冷板式液冷基础设施产品实现商业化，2019 年公司 C8000 系列浸没相变液冷基础设施产品首次进行大规模部署并交付客户。2023 年公司发 布一体化风液混冷先进数据中心解决方案，实现风液比例可动态部署，破解了传 统风液两系统双重运维成本难题。

公司收入主要来自于 C8000、C7000 和模块化数据中心产品，在公司产品下沉战 略下，公司冷板式液冷系统 2023 年有了较快增长，营收占比明显提升。 公司 2023 年营收占比最大的产品仍然为全浸式液冷系统 C8000，营收占比从 2022 年的 82.85%下降至 2023 年的 50.15%，C7000 冷板式液冷系统营收占比从 2022 年 的 6.92%增长至 2023 年的 29.22%，公司模块化数据中心产品 2023 年营收占比为 10.72%。

公司的数据中心基础设施产品序列完备，适用于不同客户的不同应用场景，包括 AI 服务器和智算中心的数据中心基础设施产品方案。

公司在数据中心高效冷却的研发及服务方面积累了丰富经验，助力实现数据中心 领域的节能降耗，降低数据中心运行成本，提升服务器的可靠性。

1.3 公司业务维持快速增长

公司业务维持快速增长，2017 年-2023 年公司营收 CAGR 为 33.8%，净利润 CAGR 为 62.8%。2023 年公司营收/净利润分别为 6.5 亿/1.04 亿，同比增速 25.63%/- 10.63%。公司净利润下滑是由于公司加大冷板液冷产品的市场开拓，该细分市场处于行业发展初期，竞争较为激烈，公司此策略有助于公司抢占市场份额，巩固 公司在数据中心液冷市场的行业地位和领先优势。

公司占比最大的产品 C8000 毛利率随着浸没相变液冷技术的成熟稳定在较高水 平，2023 年为 39.53%。冷板液冷方向，由于目前整个市场尚属初始阶段，整个市 场属于蓝海，头部厂商以占据市场份额为目标导致市场竞争较大，同时在业务拓 展初始阶段规模效应尚未显现，公司冷板液冷数据中心产品 2023 年毛利率水平 下降至 20.88%。 目前公司主营业务收入主要来自于液冷基础设施产品，随着行业竞争对手逐步开 展液冷技术与产品的研发和应用，市场竞争仍会比较激烈，但我们预计在公司技 术领先性下，公司综合毛利率仍会维持在行业较高水平。

公司期间费用率稳定，重视研发。2021-2023 年公司研发费用率维持在 9-12%之 间。公司主要产品来源于液冷相关技术，液冷技术先进性和复杂程度较高，可参 考数据较少，公司持续较大研发投入，以保持技术的前瞻性、行业领先性和核心 技术竞争优势。

选取与公司处于同行业的英维克、申菱环境、高澜股份、同飞股份 4 家公司的综 合毛利率进行比较，公司的综合毛利率从 2020 年后一直处于较高水平，公司的 盈利能力具相对优势。

2 公司规模/技术/产品行业领先

公司规模处于行业领先地位，赛迪顾问数据显示 2021-2023H1 公司液冷数据中心 累计建设规模在中国液冷数据中心基础设施市场部署规模位居第一，平均占比达 58.8%。 公司技术水平和产品矩阵完善性行业领先，公司以液冷技术应用为核心，坚持依 靠技术创新驱动业务发展。作为国内唯一实现浸没相变液冷技术大规模商业化部 署的企业，公司正逐步推动和实现“由尖端到通用”和“由 IT 到电子”的立体化 发展战略，不断布局新技术和产品体系。 公司自主研发的多项核心技术及产品处于国内外领先水平，公司凭借对数据中心 深厚的行业积淀和先进的技术储备，打造符合行业发展趋势的前瞻性产品，完成 了数个国家级重大信息科研装置和众多极具行业影响力的先进数据中心的部署 实施。

2.1 公司核心技术优势

先进冷却技术是公司的核心竞争力，公司以行业发展趋势和客户需求为导向，不 断开发新技术和新产品，公司目前的核心技术主要应用浸没相变液冷数据中心基 础设施产品、冷板液冷数据中心基础设施产品、模块化数据中心产品中。公司始 终专注于提供以先进冷却技术为核心的新一代数据中心基础设施全生命周期整 体解决方案。一直以来公司重视对数据中心基础设施各方面的技术研究，结合行 业技术发展趋势、客户痛点及国家重大战略等综合因素，不断开展新技术的研发 及测试，成为先行者。 公司以浸没相变液冷的高效冷却技术为核心竞争力，可使芯片超频运行，芯片性 能约可提升 10-30%，相当于单位算力的拥有成本可降低 10-25%。室外侧可以实 现全年全地域自然冷却，PUE 值最低可至 1.04，比传统风冷机房节能 30%以上， 且可实现计算节点紧凑化部署，单机架功率密度提升到 200kW 以上，节省机房空 间约 80%。该项技术目前处于全球先进水平，已在重庆、江苏、山西、河北、浙 江等多地完成浸没相变数据中心建设。

2023 年公司在山东莱西建设的当前我国规模最大的专业液冷数据中心全链条创 新基地正式投产。该基地拥有七大研发创新实验室和四条先进生产线，实现了从 服务器到基础设施、从机房外到机房内、从硬件到软件，液冷数据中心专业的全 链条、一站式系统解决方案的创新研发和生产。其中 650 千瓦综合焓差实验室通 过国家 GMPI 认证，测试温度范围跨-40℃至 55℃，具备高精度、高自动化、高 速稳定等测试优势，实验环境处于国内先进水平；国内唯一的兆瓦级液冷基础设 施实验室，可实现超高（9 米）超大液冷换热产品的现场测试，热源侧电负载源 均最大可达 1.6 兆瓦，冷源侧可实现最大 1.6 兆瓦冷量能力，并通过自研控制系 统实现智能控制，保证快速且平稳地调节出测试所需工况。

公司拥有专业的技术和产品研发体系，自主研发液冷数据中心基础设施相关产品 公司的核心技术主要有浸没液冷技术、冷板液冷技术和风冷方向技术。公司的液 冷核心技术成功解决了中高、超高、极高密度数据中心的散热难题，有效降低了 数据中心整体能耗，推动数据中心向绿色数据中心发展。

截至 2023 年底，公司拥有已授权相关专利 135 项（其中国内专利 131 项，国外 专利 4 项），包含发明专利 38 项，软著 45 项，其中与液冷相关的专利 104 项， 软著 27 项，在审发明专利 31 项；累计主编或参编国标、行标、团标 20 余部。

浸没相变液冷技术主要面向高功率密度与极高功率密度的数据中心市场，在我国 “东数西算”、“碳达峰”和“碳中和”的大背景下，云计算、高性能计算和人工 智能等超高功率密度的绿色数据中心的发展需要更高效、更可靠冷却技术作为支 撑。同时因绿色节能以及占地规模等问题，数据中心发展将越来越向高密度发展。 结合行业发展趋势，公司研发了具有超强散热效能，可实现超高密度部署和极低 PUE 的浸没相变液冷技术，并成功实现产品化。 公司的浸没相变液冷技术的相关成果于2020年底由中国电子学会组织召开了“面 向高功率密度计算机的高效全浸没液体相变冷却技术”科技成果鉴定会鉴定为技 术水平高，创新性强，居于国际领先水平。 公司浸没相变液冷数据中心基础设施产品冷却原理是将服务器全部浸没在冷媒 中，所有发热元器件通过冷媒相变换热的方式高效散热，气化的冷媒进入换热器 与常温冷却水换热，冷凝为液体，完成热力循环。

公司的冷板液冷技术同样处于领先水平。冷板液冷技术是指通过冷板（通常是铜、 铝等高导热金属构成的封闭腔体）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，通过冷却液体将热量带走的一种实现方式。公司拥有的冷板液 冷技术入选工信部《国家工业和信息化领域节能技术装备推荐目录（2022 年版）》。

公司作为数据中心技术持续创新的引领者，拥有专业、稳定的研发团队；依托核 心技术获得多个奖项。

2.2 公司产品覆盖冷板和浸没两种技术路线，构筑国际领先能力

公司始终以行业发展趋势和客户需求为导向，不断开发新技术和新产品，并通过 对行业前沿的技术研究达到行业技术领先水平。 制冷系统是数据中心基础设施的重要组件，数据中心中 IT 设备的核心器件为半 导体器件，IT 设备运行会持续发热，因此需要制冷系统进行散热制冷以保证数据 中心内部环境的稳定，实现数据中心的正常运行。数据中心的温控技术路线共有 风冷和液冷两种方式，风冷方式发展起步较早，技术较为成熟，液冷方式是近几 年由于数据中心对散热需求的提升而催生的新方式，技术还处于发展阶段。

液冷主要指的是利用液体替代空气，带走 CPU、芯片组、内存条以及扩展卡等发 热器件运行时产生的热量，液冷能够为数据中心中的 IT 设备散热制冷，实现数 据中心正常运行。液冷有三种关键技术，分别是冷板式液冷、浸没式液冷和喷淋 式液冷，浸没式和喷淋式液冷等为接触式液冷，冷板式液冷为非接触式液冷，浸 没式液冷分为相变浸没式液冷和单相浸没式液冷。冷板式液冷相比浸没、喷淋路 线目前更成熟、生态也更加完善。冷板液冷系统和浸没式液冷系统在室外一次侧 设计方案无明显差别，在室内二次侧设计方案存在明显差异。

公司从“冷却”和“节能”两个关键点入手，自 2011 年即确立了冷板和浸没两个 液冷技术路线，并开发出相应产品。冷板液冷数据中心产品及浸没相变液冷数据 中心产品较传统的风冷数据中心产品在技术落地、产品化、大规模应用及实现稳 定长期运维等方面均有更高的要求。 公司目前已实现机柜、空调、供配电产品、冷板液冷散热套件、分布式/集中式液 冷换热单元、浸没液冷散热套件、液冷换热模块等多产品的研发设计、生产组装、 出厂测试等技术链的研发生产能力，可全面满足服务器散热和数据中心散热需求， 降低运维成本，减少能源消耗，提升数据计算效率和集约能力，构筑国际领先能 力，引领数据中心散热技术进入液冷时代，实现核心技术装备的自主可控。

公司浸没相变液冷数据中心基础设施产品以计算机柜和液冷换热模块为单元，每 个单元 内包含 1 台液冷换热模块和 2 台计算机柜，成为“一拖二”液冷计算单 元。

冷板液冷数据中心基础设施产品主要包含液冷服务器冷板套件、液冷机柜、封闭 通道、竖直分液单元、液冷换热单元、室外冷却设备及预制化管路等产品。

2.3 数据中心液冷基础设施仍处于行业发展初期，公司位于第一梯队，技术与份 额领先优势明显

自公司首次推出商业化液冷产品以来，一直致力于为客户提供高性能、高可靠、 绿色节能、全链全生命周期的数据中心整体解决方案，市场地位属于数据中心基 础设施行业第一梯队。

风冷数据中心基础设施起步较早，发展已较为成熟，液冷技术作为数据中心基础 设施冷却方面的高新技术，覆盖多学科和多领域，具有较高的技术壁垒，需要企 业具备高水平的研发能力和丰富的行业经验。 目前国内外数据中心基础设施液冷技术普及率尚较低，在技术和产品方面正在逐 步走向成熟，国际市场中也还未形成较强的龙头厂商，市场竞争格局尚未稳定。 同时由于数据安全的重要性，数据中心基础设施领域存在一定的地域壁垒，国外 厂商进入我国市场较为困难。 在国内市场中，一批优秀企业经过多年的技术积累和沉淀，已经展现出较为明显 的技术优势和市场先发优势，并逐步巩固竞争优势。基于产品营收、市占率、客 户反馈等指标，公司已成为市场的领导者，同华为、阿里巴巴、浪潮、联想等同 属国内市场领导者梯队。主要的行业跟随者包括高澜股份、英维克、同飞股份、 申菱环境、维谛技术、广东合一等。 液冷技术从宏观上看仍处于发展早期阶段，产业生态建设仍有待完善，整个行业 正在努力打造液冷生态链，构筑开放生态，形成统一标准，推进产业生态逐步成 熟。

3 双碳大背景迭加以 AI 大模型等新业态为代表的算力多样性趋势下， 液冷技术路径成为确定方向，行业空间大

数字经济、AI 大模型等新型业态的蓬勃发展下对算力的需求与日俱增，算力、存 力等数字基础设施建设快速推进，数据中心向超算中心、智算中心、边缘数据中 心等演进。随之而来的相关设备用电功率数倍增长，迭加双碳大背景，如何更有 效的节能降耗成为急需解决的问题。

3.1 数字经济蓬勃发展下，数据中心继续快速发展

随着人工智能等新一代信息技术快速发展，信息技术与传统产业加速融合，数字 经济蓬勃发展。2017 年-2022 年我国数字经济规模持续增长，增速基本保持在 10% 以上，同时占 GDP 比重也持续增长。 2022 年我国数字经济规模为 50.2 万亿元，同比增长 10.3%，占 GDP 比重为 41.5%， 我国数字经济增速明显高于全球主要国家 7.6%的同比增速水平，预计 2023 年我 国数字经济规模为 56.7 万亿元。

当前，算力成为 GDP 的新引擎，数字时代需要高效、绿色的“算力网”，“东数西 算”在我国应运而生。2022 年 2 月，国家发展改革委会同中央网信办、工业和信 息化部、国家能源局等有关部门，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、 内蒙古、贵州、甘肃、宁夏 8 地启动建设国家算力枢纽，并规划张家口等 10 个 国家数据中心集群，正式启动“东数西算”工程，构建全国一体化大数据中心协 同创新体系。 “东数西算”工程推动了算力、网络、数据、能源等协同联动，我国算力基础设 施和应用也随之快速推进。

作为数据传输、计算和存储的底座，数据中心是算力的承载中心。同时随着 5G、 工业互联网、人工智能、云计算、大数据等新技术和新应用的快速发展，数据资 源的存储、计算和应用需求大幅提升，推动了数据中心的建设需求。 我国数据中心市场规模维持高速增长态势。数据显示我国在用数据中心机架总规 模持续增长，2018 年-2022 年年均增速达到 29.97%，平均上架率达到 58%。2023 年，我国数据中心在用机架数量达到 810 万架。

数据中心机架即数据中心基础设施中的机柜系统，主要用于容纳服务器的物理框 架，数据中心机架数量的持续增长表明数据中心产业的整体规模的不断扩大。 2023 年全球数据中心市场规模达到 822 亿美元，同比增长 10%，预计 2024 年规 模将达到 904 亿美元。我国数据中心市场规模 2019 年-2023 年 CAGR 为 28.7%， 远高于全球 9.7%的复合增速，2023 年我国数据中心市场规模达到 2407 亿元，预 计 2024 年规模将达到 3048 亿元。随着我国数字经济的持续深入推进，我国数据 中心市场规模未来仍将保持稳定增速。

3.2 双碳大背景下，数据中心的绿色化要求逐步提升

为实现绿色可持续发展，我国提出双碳发展战略，我国通信行业也在向着绿色、 低碳、高质量的方向发展，能效水平成为行业发展的重要关注点。 从政策方面看，政策聚焦数据中心、通信基站、通信机房三类重点实施，《信息通 信行业绿色低碳发展行动计划（2022-2025 年）》提出，展望 2030 年，信息通信 行业绿色低碳发展总体布局更加完善，信息基础设施整体能效全球领先，绿色产 业链供应链稳定顺畅，有力支撑经济社会全面绿色转型。

数据中心作为海量数据的主要存储与运算处理实体随着规模不断扩大能耗问题 愈加显现，数据中心的绿色发展方向引导数据中心基础设施技术必须改进。 电能利用效率(PUE)是用以评价数据中心能源利用效率的一种指标,目前被国内 外数据中心广泛使用，PUE 计算公式为 Pt/PIT（Pt 为数据中心全年总耗电量;PIT 为数据中心 IT 设备全年耗电量），PUE 值越趋近于 1,数据中心用于 IT 设备以外 的能耗越低,绿色化程度越高。 我国数据中心用电量和二氧化碳排放量均处于增长态势，数据中心已经是第三产 业的能耗大户，国际电力网数据显示 2022 年全年全国数据中心耗电量达到 2700 亿千瓦时，同比增长 24.7%，占全社会用电量约 3%，预计到 2025 年全国数据中 心用电量占全社会用电量的比重将提升至 5%。行业绿色低碳发展要求下，数据中 心作为政策重点关注领域，其基础设施建设急需向更高效、更节能转型。 数据显示空调系统能耗占整个数据中心能耗的 40%，仅次于 IT 设备能耗，是总能 耗中占比最高的基础设施模块。数据中心温控系统升级成为降低数据中心能耗的 关键因素，改进数据中心制冷等基础设施技术，提高制冷效率成为重要方向。

近年我国数据中心绿色发展进程日益加快，在用数据中心服务器 PUE 持续下降， 先进绿色数据中心 PUE 已降低到 1 附近，达到世界先进水平。数据显示 2021 年 度全国数据中心平均 PUE 为 1.49，2019 年全国平均 PUE 接近 1.6。华北/华东的 数据中心平均 PUE 为 1.42/1.41，华中、华南等地区仍存在较大的提升空间。

提升数据中心 PUE 表现仍然为当前重要议题。“东数西算”政策要求到 2025 年东 部枢纽节点数据中心 PUE＜1.25，西部枢纽节点数据中心 PUE＜1.2，目前很多省 份数据中心项目可研审批均要求设计 PUE 不高于 1.2，例如《上海市推进算力资 源统一调度指导意见》提出，到 2025 年新建数据中心绿色算力占比超过 10%，宁 夏也提出新建大型、超大型数据中心 PUE 值应不高于 1.2 等要求。

我国从 2018 年开始发布第一批 49 家国家绿色数据中心，目前已发布共 4 批近 200 家国家绿色数据中心。主要在生产制造、电信、互联网、公共机构、能源、 金融、电子商务等数据中心重点应用领域及提供算力服务的超算、智算领域中， 选择能效水平高且绿色低碳、布局合理、技术先进、管理完善、代表性强的数据 中心进行选择，高效 IT 设备、制冷系统、供配电系统、辅助系统技术产品都成为 重点方向。

3.3 数据中心向智算中心、数据中心集群、边缘数据、超算等新型数据中心加速 演进

2020 年开始，数字技术的加速发展驱动智算、数据中心集群、边缘算力等需求快 速增长，尤其是 2022 年 AIGC 的新业态，AI 进入以多模态和大模型为特色的新时 代，需求向“云计算大型、超大型 IDC+智能计算本地化中型数据中心+边缘计算 小微型 IDC”三级转变，规模化智算与行业智算并行的需求特征显现。 2023 年以来 AI 大模型的快速发展下，无论是政策的引导还是实际的需求，智能 算力已经成为最大的热点，工信部信息显示，2023 年上半年新建的算力项目中， 智能算力已达半数。信通院数据显示截至 2023 年 6 月，全国已经投运的人工智 能计算中心达 25 个，在建人工智能计算中心超过 20 个。 智算中心是基于最新的人工智能理论，采用领先的人工智能计算架构，为人工智 能应用提供所需的算力、数据和算法服务。智算中心通过算力的生产、聚合、调 度和释放，高效地支撑数据开放共享、智能生态建设、产业创新聚集，促进 AI 产 业化、产业 AI 化及政府治理智能化。

2023 年 10 月，工信部等六部委发布《算力基础设施高质量行动计划》，行动计 划要求到 2025 年，计算力方面，算力规模超过 300EFLOPS，智能算力占比达到 35%，运载力方面，国家枢纽节点数据中心集群间基本实现不高于理论时延 1.5 倍 的直连网络传输，重点应用场所光传送网（OTN）覆盖率达到 80%，存储力方面， 存储总量超过 1800EB，先进存储容量占比达到 30%以上。工信部等七部门发布的 《关于推动未来产业创新发展的实施意见》把超大规模新型智算中心列为创新标 志性产品之一。

从基础设施侧看，2022 年全球算力总规模达到 650EFLOPS，同比增长 25%，其中 智能算力规模为 142EFLOPS，同比增长 26.7%，规模占比达 21.8%。我国算力总规 模为 180EFLOPS，同比增长 28.6%，其中智能算力规模为 41EFLOPS，同比增长 41.4%， 占比 22.3%，均高于全球水平，截至 2023 年 6 月我国数据中心算力总规模达 197EFLOPS。

人工智能算力需求的快速增长成为当前的显著特征，以大模型为代表的 Al 技术 正以史无前例的速度和深度触发广泛的行业变革。华为在其 2023 年年报中称未 来两年人工智能将为 50%以上的行业核心场景创造更多新价值。大模型技术的创 新基于海量数据，加速到来的智能时代对算力基础设施提出新要求。 AI 大模型依赖“强算法、高算力、大数据”，以 ChatGPT 模型为例需要至少 1 万 张算力 GPU 提供支撑，同时据统计当模型参数扩大十倍，算力投入将超过十倍， 具体增加的倍数受模型架构、优化效率、并行处理能力以及算力硬件能力等因素 综合影响。

在当前数据中心算力格局中，Al 算力成为最主要的增量。在拥有成百上千加速卡 的人工智能服务器集群上，对千亿级参数人工智能大模型进行分布式训练，这对 算力资源的规模提出了极高的要求。 华为 2023 年年报预计，到 2030 年，全球通用算力需求将达到 3.3ZFLOPS,是 2020 年的 10 陪；Al 算力需求将达到 105ZFLOPS,是 2020 年的 500 倍；全球每年产生 的数据总量将达到 1YB,是 2020 年的 23 倍。 AI 服务器随之快速增长。IDC 和浪潮信息在其《2023-2024 年中国人工智能计算 力发展评估报告》中预测，全球人工智能硬件市场(服务器)将从 2022 年的 195 亿 美元增长到 2026 年的 347 亿美元，五年年复合增长率达 17.3%；其中，用于运行 生成式人工智能的服务器市场规模在整体人工智能服务器市场的占比将从 2023 年的 11.9%增长至 2026 年的 31.7%。

另一个快速增长的领域是边缘计算，IDC 预计未来有大概 20%的边缘计算数据中 心将采用液冷技术。IDC 报告数据显示，全球边缘人工智能基础设施处理器和加 速器的增长将从 2022 年的 11 亿美元增加至 2027 年的 94 亿美元，CAGR 达 52.3%。 边缘智能具有降低时延、提高数据隐私，降低运营成本等优势，已经在工业、交 通、医疗、零售、农业等行业实现广泛应用。 从超算领域看，过去几十年得益于国家及地方政府的持续投入，我国超算系统的 建设和应用水平持续提升。无论是超级计算机研制方面还是超算应用都在国际前 列。目前我国获批的国家超级计算中心已达 11 所，这些国家级超算中心单体算 力多在数百 PFLOPS 级别，个别中心算力可达 EFLOPS 级别。 超算商业化进程也提速，超算从科研、政府需求、公共产品等逐步应用到更多场 景，需求成为重要导向，例如云计算、人工智能、短视频等。 2023 年 4 月科技部发起成立国家超算互联网联合体。根据部署国家超算互联网 将通过算力网络将全国众多超算中心连接起来，构建一体化算力服务平台，实现 算力资源统筹调度，降低超算应用门槛，带动计算技术向更高水平发展。

3.4 液冷需求明确，液冷数据中心市场规模 CAGR 高达 40%

数据中心的能耗百分之八十以上由 IT 设备和空调系统构成，在 AI 等应用需求不 断增加的背景下，多样化算力协同成为常态。算力结构向新型数据中心演进的过 程中，服务器功耗越来越高，芯片的运行温度直接决定了系统稳定性，高功率芯 片服务器的热设计和配套数据中心的冷却系统面临巨大挑战，同时数据中心高速 增长的背后是巨大能源消耗，伴随国家双碳战略逐步落地，对 PUE 提出了更严格 的要求。 在政策的驱动迭加算力器件功耗的迅速飙升下，液冷需求已经明确。绿色化政策 驱动下的 PUE 压力以及能耗迅速提升下的提高散热效率和降低功耗需求，驱动市 场向液冷快速转向。 当前英特尔、AMD 英伟达等主流 GPU 已经从 350 至 400 瓦上升至 700w，英伟达今 年新发布的 B100 单片功率达 1000w，B100 服务器单卡功率比 H100 提升 42%，在 未来芯片制程难以明显提升下，单卡功率将会更大。

相对于传统数据中心每机架功耗一般在 3-10kW 之间，每台 GPU 服务器的功率高 达 50kW 或以上，以英伟达服务器为例，H100/H800 一般一台服务器由 8 个 GPU、 高性能 X86 CPU 和 Nvidia 高速网络硬件组成。例如今年英伟达推出了全新的基 于 GB200 芯片的 NVL72 架构，整个机架包括了 72 个 GPU，功耗达 120KW，主要包 括 18 个 Compute Tray 和 9 个 Switch Tray，每个 Compute Tray 包含两颗 GB200 子系统，共 4 颗 B200；每个 Switch Tray 包含 2 颗 NV Switch 芯片，单套 DGX B200 系统能提供高达 72petaFLOPS 的训练性能和 144petaFLOPS 的推理性能。 中国电子技术标准化研究院数据显示 2022 年我国数据中心单机柜功率在 10- 15kw。单机柜功率密度的提升必将带来更高的温控需求。未来随着 AI 等推进， 快速增长的算力需求将快速推动高功率单机柜的部署，赛迪顾问预计到 2025 年 全球数据中心平均功率将达到 25kW，其中主流功率密度将达 15-20kW，超算、智 算中心功率密度将提升 30kW 以上。

高功率密度时代风冷散热的瓶颈显现，随着单机柜功率的不断提升，从早期的冷 热通道、顶置盘管冷却到机柜循环制冷、热风抽取冷却、背板热交换等，再到目 前液冷方案中的喷淋液冷、冷板液冷以及浸没液冷。 通常认为风冷模式单机柜功率密度应用上限为 20kW 左右，一旦超过此上限，空 调系统的能耗将大幅增加。液冷利用高比热容的特点和对流传热的能力，可以解决超高热流密度的散热问题。随着液冷等技术的发展和成熟落地，机柜散热能力 得到迅速提升，通常冷板液冷可以应用到 80-100kw/机柜，随着功率变高浸没液 冷更具能效比。液冷散热不但可以将单机柜功率密度变得更高，也实现了更低的 运行 PUE，无论是从英伟达等芯片厂商，服务器厂商还有数据中心都表现出强烈 的兴趣，这也带来液冷渗透率的迅速提升。

主流服务器中首次液冷的应用是 2022 年英伟达推出其高端 PCIe 加速卡 H100 和 A100 的液冷版本，谷歌从其 TPU3.0 开始就尝试液冷方案，其第五代 TPU 被市场 推测大范围使用液冷技术，在争相推出更强大算力带来的更强的功率会极大加剧 市场对数据中心液冷的需求。 在单独的测试中，Equinix 和 NVIDIA 均发现：采用液冷技术的数据中心工作负载 可与风冷设施持平，同时消耗的能源减少了约 30%。NVIDIA 预计，液冷数据中心 的 PUE 可能达到 1.15，远低于风冷的 PUE1.6，并且在空间相同的条件下，液冷 数据中心可以实现双倍的计算量，曙光数创数据显示浸没相变 PUE 更是低于 1.04。

从成本端看，液冷数据中心散热成本逐年降低。赛迪数据显示液冷数据中心散热 成本已经大幅下降，2020 年液冷数据中心 1kW 的散热成本为 12800 元，2022 年已经下降至 6500 元，2023 年上半年 1kW 的散热成本已降至 5000 元左右，与传统 风冷的建设成本已基本持平，此数据显示液冷中心普及的条件已经具备。

需求端逐渐开始从整个生命周期综合考虑运营成本，而不是仅仅考虑建设和购买 等一次性成本，运维成本，使用效率及使用寿命等均成为需求端重视的因素。

曙光数创数据显示，从总体拥有成本的维度看，冷板液冷系统初投资低于风冷系 统，浸没液冷系统运行 4.5 年总体拥有成本就会出现拐点，低于风冷系统。 在实际应用过程中，液冷技术可以有效降低 IT 设备制冷费用、同时液冷数据中 心省却空调系统和相应基础设施的建设，节省了大量空间，可以容纳更多的服务 器。液体传导热能效果和大比热容能够保障 CPU 在一定范围内进行超频工作不会 出现过热故障，同时还有明显的降噪效果。 当前主流参与者均已公开表示将加大液冷研发力度和产品迭代，包括数据中心系 统架构、液冷部件、液冷监控系统等，加速液冷算力规模化部署。受益于液冷技 术不断成熟和碳排放要求趋严等内外部条件，我国液冷市场规模有望保持高速增 长。从市场规模来看，IDC 预计 2022-2027 年中国液冷服务器市场年复合增速高达 54.7%，2027 年市场规模将达 89 亿美元。科智咨询数据显示 2022-2025 年我 国液冷市场规模 CAGR 接近 40%，预计 2025 年我国液冷市场规模将达 377.6 亿元。

从数据中心基础设施产品的构成比例来看，IDC 数据显示 2022 年风冷服务器市 占率为 90%，液冷的市占率为 10%，液冷技术路线中，短期内冷板路线将保持主 流位置（其中冷板式液冷技术占比 6.5%，浸没式液冷技术占比 3.4%,喷淋式液冷 技术占比 0.1%）。赛迪顾问预计液冷渗透率 2025 年将达到 20%。

在液冷的三种技术路线中，冷板方案对原有基础设施进行改造时技术难度较低， 具备成本优势，商用成熟度较高。浸没式液冷在散热效率和单机柜功率、空间利 用率等方面比冷板式更具优势，但受限于基础设施改造、建设成本、冷却液的成 本及维护难度等，目前占比仍然较低。喷淋式与浸没式类似，同样适用于结构承 重经过特殊加固的新建项目，但单机柜最大功率受限于 50kw，应用范围相对有限。

冷板在能源装备、航空航天、数据中心、储能、新能源车等领域占据主流，逐步 替代风冷成为新建数据中心的主要冷却技术，相变浸没液冷主要应用于更高密度 数据中心。人工智能应用的兴起下单机柜功率持续提升，浸没液冷在未来有可能 成为主流数据中心冷却技术，其中相变浸没式液冷是目前发展较快的技术，散热 效率更高，噪音更低。随着数据中心单机柜功率密度不断上升，浸没式液冷数据 中心占比将逐年提升，数据显示浸没式在液冷中占比 2025 年有望达到 40%以上。

未来数据中心基础设施市场将出现“风冷﹢液冷”协同发展的格局，风冷技术适 用于中低密度数据中心，不会完全被取代，服务提供商将会根据客户的不同需求 制定数据中心基础设施解决方案。《电信运营商液冷技术白皮书》数据显示 2025 年 50%以上数据中心项目将应用液冷技术，液冷在超算行业、互联网、金融和电 信等行业的需求将快速增长，预计 2025 年互联网行业液冷数据中心占比达 24%， 金融行业占比达 25%、电信行业占比达 23%、能源行业占比达 10.5%，生物、医疗 和政务等行业需求将加快融入通用数据中心新业态。

编辑：火腿肠