AIGC加速推动数据中心液冷市场的爆发

 

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背景介绍

ChatGPT（Chat Generative Pretrained Transformer），是由美国高科技公司OpenAI 研发的聊天机器人程序。该产品在2022年11月30日发布。ChatGPT技术的出现推动了计算机算力的飞速发展。

 

全球算力高速发展态势

， 2021年，全球计算设备算力总规模达到615EFlops，增速44%。2030年，有望增至56ZFlops， CAGR达到65%， 其中智能算力由232EFlops增至52.5ZFlops， CAGR超过80%；算力翻倍时间明显缩短；计算大模型出现后，带来了新的算力增长趋势，平均算力翻倍时间为9.9个月。

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散热需求升级

算力提升的背后是芯片必须具备更高计算效率，因而必然伴随芯片能耗的加大，导致电子器件工作过程中的温度升高。传统芯片中，用于冷却的体积占98%，只有2%用于计算运行，但是依然很难解决现在存在的散热问题，随着芯片性能的持续快速提升，散热问题将愈加突出。

（来源：《基于大功率密度热源的芯片级微流道散热技术研究》）

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高效散热手段

根据文献报道，液体的导热性能是传统风冷效果的15-25倍，随着ChatGPT的出现，算力表现出的爆发式提升，散热面临着严峻的挑战。液冷有望代替风冷从而可以实现更加高效的散热效果。而在冷却介质的选择上，也进一步趋于选择冷却效率更好的冷却介质。

 

（来源：腾讯、浙商证券研究所）

 

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政策导向

 

在国家“双碳”政策的背景下，数据中心的PUE指标不断降低。算力的持续增加，意味着硬件部分的能耗也在持续提升；在保证算力运转的前提下，只有通过降低数据中心辅助能源的消耗，才能达成节能目标下的 PUE 要求。

（来源：腾讯、浙商证券研究所）

 

 

 

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液冷散热方式

 

目前风冷技术是数据中心最为成熟和应用最为广泛的冷却方案之一。风冷技术存在低密度和相对较低的散热能力的不足。这对于高性能计算（HPC）应用尤为明显。因此液冷技术是芯片散热重要方案之一，有望成为未来主流。液冷技术中涵盖冷板、浸没、喷淋等。当前来看， 冷板式和浸没式较喷淋式发展相对成熟。

（来源：《绿色高能效数据中心散热冷却技术研究现状及发展趋势》 ）

液冷是通过液体代替空气，把 CPU、内存等 IT 发热器件产生的热量带走，液冷具有低能耗、高散热、低噪声等优势。按冷却原理，冷板式、浸没式和喷淋式是目前液冷的 3 种主要部署方式。其中，浸没式和喷淋式液冷等为接触式液冷，冷却液体与发热器件直接接触。

（来源：《绿色高能效数据中心散热冷却技术研究现状及发展趋势》 ）

 

 

 

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市场规模

 

参考IDC数据，2021年全球AI服务器市场容量达到156亿美元，预计到2025年达到318亿美元，CAGR达到19.5%。 2021年中国AI服务器市场容量达到350亿元，预计在2025年中国AI服务器市场容量将会达到702亿元，CAGR达到19.0%，有望进一步加速拉动液冷行业的市场的增长。其中浸没式液冷凭借其优良的制冷效果，市场份额将快速提升。

（来源：IDC、国际在线、浙商证券研究所 ）

 

 

 

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行业动态

 

算力的提升带来更高的散热需求，因此有望带来芯片级液冷行业需求的爆发。 目前国内液冷解决方案厂商，以及冷却液厂商、 服务器厂商、交换路由器厂商等也都积极参与进来。数据中心液冷有望进入规模部署阶段，行业空间广阔，多家上市公司已开始布局。

（来源：浙商证券研究所 ）

 

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总结

 

凭借高效制冷、技术成熟、成本优势，液冷尤其是浸没式液冷的发展前景毋庸置疑，但想要实现继续推动技术的突破创新，推进相关解决方案的进步，需要整个行业的共同努力，这包括技术的发展以及与其他节能技术的结合，行业标准制定与完善等，需要行业领军者在技术上进行新的突破。液冷行业标准的制定，将有效推动行业规范化的发展，也为数据中心液冷的发展指出方向，为液冷的研发提供有力的支撑，为液冷接下来的发展奠定基础，从而进一步发挥数据中心液冷在高效制冷、节能减碳方面的作用，实现国家的“双碳”目标。

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审核编辑 黄宇