解析AI算力競賽背後的“冷靜守護者”：液冷技術爲何成數據中心新寵？

近日，英偉達CEO黃仁勳在2024 SIEPR經濟峰會上透露，下一代DGXGPU服務器將採用液冷散熱，並表示即將推出下一代DGX服務器。

目前，數據中心主流仍爲風冷。而隨着生成式AI的火熱，液冷逐漸受到追捧。

近期，A股市場液冷概念股漲勢明顯。比如液冷全鏈條解決方案提供商英維克（002837.SZ，股價32.89元，市值186.97億元），2月6日至3月13日，區間漲幅達83.03%；同期，服務器冷板廠商飛榮達（300602.SZ，股價16.82元，市值97.23億元）漲幅也達76.68%。

下一代AI服務器必須上液冷？

目前，CPU服務器主流使用風冷。而進入AIGC時代，AI服務器功耗劇增。

對於液冷逐漸火熱的原因，3月13日，一名資深業內人士告訴《每日經濟新聞》記者：“從我們自身的經驗看，催生液冷落地的核心需求，就是AI以及GPU。因爲液冷可以給（AI服務器）帶來明顯的投資收益，原來使用液冷更多是環保要求，並非投資收益。”

該人士進一步解釋稱：“一顆CPU大概多少瓦呢？高檔一點的接近300瓦。一臺服務器，配兩顆CPU是比較常見的。正常的CPU服務器就兩顆CPU，當然也有四路和單路服務器，常見的應用場景以兩顆CPU爲主。而GPU服務器（AI服務器）一般都是8顆GPU起。總體來看，CPU服務器超過1KW（千瓦）已經很高，而一臺GPU服務器會達到6KW，英偉達最新一代服務器達到11KW（千瓦）。”

若以英偉達最新一代服務器功耗計算，一臺GPU服務器的功耗約爲CPU服務器的十倍。

開源證券研報認爲，Intel多款CPU TDP（熱設計功耗）已達350W，英偉達的H100 SXM TDP甚至達到700W，B100（英偉達即將推出的GPU）TDP或將達到1000W左右，逼近風冷單點散熱極限。

此外，單機櫃功率不斷增長，逼近風冷散熱極限。英偉達DGX A100服務器單機最大功率約在6.5KW左右，在機櫃上架率不變的情況下，服務器功率上升導致單機櫃功率亦不斷增長，逼近風冷12KW—15KW散熱極限，繼續採用風冷散熱，將導致行間空調需求數量陡增，高密度散熱場景下液冷方案成本和性能優勢顯著。

上述資深人士也表示：“目前GPU最大的是700W，下一代據說將達到1KW至1.4KW。這時候再用風冷散熱，一是效果（不好），二是噪聲（大），就會有各種問題需要解決。簡而言之，算力密度的提升下，風冷已經滿足不了，必須配液冷。”

值得一提的是，除了數據中心，終端PC或將在AIGC時代下，進入AI PC時代。那麼，AI PC是否也將催生液冷需求？

對此，該人士認爲：“現在很多電腦是跑不動本地端大模型、跑不動本地端推理的。能否跑得動，重點看電腦是否有GPU顯卡。比如消費級英偉達4090、3090，或者說至少有這種（高端）獨立顯卡。”

關於終端PC散熱，其表示：“端側其實（應用液冷）更加積極，很多遊戲玩家都用液冷散熱。因爲對遊戲玩家而言，他的改造量很小。而數據中心涉及基礎設施的改造。”

若未來AI PC逐漸普及，該人士判斷：“我覺得液冷的使用率將越來越高。”

液冷技術路線的選擇

據悉，液冷有浸沒式、冷板式等多種技術路線。隨着液冷的火熱，哪些技術路線將會受益呢？

根據賽迪數據，中國液冷數據中心市場規模保守估計將由2019年的260.9億元增至2025年的1283.2億元，其中冷板式數據中心市場規模2025年保守估計可超過750億元，年複合增長率爲22%；浸沒式液冷數據中心市場規模2025年保守估計可超過500億元，年複合增長率達到46%。

開源證券研報認爲，冷板式液冷相對成熟，浸沒式液冷長期發展空間大。冷板式方面，單相冷板式液冷作爲非接觸式液冷的一種，行業內具有10年以上的研究積累，在主流液冷方案中技術成熟度最高，對現有服務器芯片組件及附屬部件改動量較小，過渡平緩，是解決大功耗設備部署、提升能效、降低製冷運行費用、降低TCO（總擁有成本）的有效應用方案。

而浸沒式液冷可完全去除散熱風扇（噪音更低），換熱能力強，節能效果好，數據中心PUE（電能利用效率）值可降至1.1及以下，但一般需要改爲箱式部署，部署密度一般低於冷板式液冷，機房配套和服務器改造難度和成本也較大。

上述資深人士認爲：“個人理解，還是以冷板式爲主。冷板式落地會更快速一點，而浸沒式對現有的設施改造比較多。此外，冷板式也更容易形成專業化分工，浸沒式目前主要還是整體解決方案。”

液冷國內廠商方面，英維克是國內領先的精密溫控節能解決方案和產品提供商，產品廣泛應用於數據中心、算力設備、電化學儲能系統、通信網絡、電力電網、電動汽車充電樁、工業自動化等領域的設備散熱。

據英維克2023年半年報，其機房溫控節能產品、機櫃溫控節能產品營收分別爲4.60億元和6.61億元，佔營收比重分別爲37.15%和53.38%。

而飛榮達主要產品爲電磁屏蔽材料及器件、導熱材料及器件和其他電子器件，是中國領先的、創新型專業電磁屏蔽及導熱解決方案服務商。其熱管理材料及器件包括導熱界面器件、石墨片、導熱石墨膜、散熱模組、風扇、VC均溫板、熱管、壓鑄件及液冷板等。

2023年上半年，飛榮達熱管理材料及器件營收7.04億元，佔營業收入比約爲39.59%。

隨着AI技術的飛速發展和AIGC時代的來臨，液冷技術在數據中心的應用變得日益重要。液冷技術不僅能夠顯著提升數據中心的能效和散熱性能，還能夠降低噪音和運營成本，這對於追求高效率和可持續運營的數據中心來說至關重要。