中新经纬(wei)7月9日电 题：算力需求大增，液冷发展迎风(feng)口
作者：蒋颖 开源证券通信首席分析师
蒋颖
2022年底(di)生成(cheng)式AI大模(mo)型(xing)ChatGPT横空出世，掀起新的AI浪潮，海内外互联网巨(ju)头、科技企业及研究(jiu)机构(gou)等陆续投入到大模(mo)型(xing)研发当中，拉开“百模(mo)大战”的序(xu)幕(mu)。
随着AI对算力的需求持续增长，传统风(feng)冷散热模(mo)组(zu)下热点问题显著，2024年或为液冷渗透率大幅提(ti)升元年。
算力需求大增
风(feng)冷散热已达瓶颈
随着AI语言大模(mo)型(xing)的不断迭(die)代，模(mo)型(xing)数据(ju)量和参数规模(mo)呈(cheng)现指数级增长，算力需求不断提(ti)升。
据(ju)中国信通院数据(ju)，2023年推出的GPT-4参数数量可(ke)能扩大到1.8万亿(yi)个，是GPT-3的10倍，训练算力需求上(shang)升到GPT-3的68倍，在2.5万个A100上(shang)需要训练90—100天。无论是AI模(mo)型(xing)的训练还是推理(li)均(jun)离不开算力资源的支持，AI的高(gao)速(su)发展带来大量算力和数据(ju)中心机柜需求，拉动(dong)算力基础设施建设。
服务器设备是提(ti)供算力资源的主要载(zai)体，IDC(数据(ju)中心)则是给集中放置的ICT设备(服务器设备、网络设备、存储(chu)设备)提(ti)供运行环境的场所，需要对ICT设备进行持续的供电和制冷散热。
传统风(feng)冷技术以空气(qi)为介质进行散热，存在散热密度低、散热能力差、易形成(cheng)局部热点等缺陷。AI高(gao)算力需求下，芯片发热量和热流密度不断增长，如若芯片长时间高(gao)温运行，则会影响(xiang)芯片性能并提(ti)升芯片故障率、减低其(qi)使用寿命。
AI对算力的需求持续增长，国内外算力芯片热功率也不断攀升，传统风(feng)冷散热模(mo)组(zu)下热点问题显著，风(feng)冷散热已达瓶颈。
芯片功率的增加也导致整(zheng)机柜功率的增长，采用传统风(feng)冷的数据(ju)中心通常可(ke)以解决12kW以内的机柜制冷。随着服务器单位功耗(hao)增大，同样尺寸的普通服务器机柜可(ke)容纳的服务器功率往往超过15kW，相(xiang)对于现有的风(feng)冷数据(ju)中心，已逼近空气(qi)对流散热能力天花板(ban)。
而液冷散热以液体为介质进行散热，由于液体的体积比热容是空气(qi)的1000-3500倍，液体的对流换热系数是空气(qi)的10-40倍，同等空间情况下，液冷的冷却能力远高(gao)于空气(qi)。
因此，2024年或为液冷渗透率大幅提(ti)升元年。目前，英伟达GB200 NVL72单机柜功率已高(gao)达120KW，从原有风(feng)冷散热方案改为风(feng)液混合散热方案；华为Atlas 900 AI集群单柜功率高(gao)达50KW，同样采用风(feng)液混合散热方案。
全国数据(ju)中心能耗(hao)偏高(gao)
液冷市场空间大
2022年全国数据(ju)中心耗(hao)电量达到2700亿(yi)千瓦时，占(zhan)全社会用电量约3%。2021年全国数据(ju)中心耗(hao)电量为2166亿(yi)千瓦时，为同期三峡电站累计发电量1036.49亿(yi)千瓦时的两倍，数据(ju)中心减排迫在眉睫。
在落实节能降碳方面，政策明确要求全国新建大型(xing)、超大型(xing)数据(ju)中心平均(jun)电能利(li)用效率降到1.3以下，国家枢纽节点进一步降到1.25以下，绿色低碳等级达到4A级以上(shang)。
虽然风(feng)冷技术是目前普遍应用的数据(ju)中心散热技术，但其(qi)存在散热密度低和散热能力差的缺陷。液冷散热相(xiang)较于传统风(feng)冷，取代大部分空调系统(压(ya)缩机)、风(feng)扇等高(gao)能耗(hao)设备，可(ke)实现节能20%—30%以上(shang)，PUE降至1.2以下，助力数据(ju)中心绿色化发展。
液冷产业生态涉及产业链上(shang)中下游，包括上(shang)游的一次侧和二次侧产品零部件提(ti)供商，中游的液冷服务器、液冷交(jiao)换机等IT设备提(ti)供商，以及下游的算力使用者主要包括三大电信运营商，互联网企业和第三方IDC服务商。总体来看(kan)，行业参与者众多，液冷数据(ju)中心市场空间较大。
国内三大电信运营商已在2023年提(ti)出“液冷三年”愿景，引领液冷行业形成(cheng)统一标准，并陆续在项目中试行液冷方案，助力液冷生态逐渐完(wan)善。
据(ju)科智咨询预计，2024年中国液冷数据(ju)中心市场将同比增长53%，市场规模(mo)将增长至236亿(yi)元；预计2022—2027年，中国液冷数据(ju)中心市场将以59%的复合增长率持续蓬勃发展；预计到2027年，随着AI系列应用的规模(mo)化落地以及液冷生态的日趋(qu)成(cheng)熟，市场规模(mo)将突破千亿(yi)大关。
从下游需求来看(kan)，随着AI大模(mo)型(xing)、云计算、5.5G等新兴技术的不断发展，互联网、政府和电信行业仍为液冷数据(ju)中心的需求主力军，金(jin)融(rong)、下游制造、医疗、能源等行业也有望不断加大液冷相(xiang)关投入。
在生态方面，液冷产业早期上(shang)下游协同性不高(gao)，无统一相(xiang)关标准，难以形成(cheng)合力。液冷服务器是液冷生态链的核心价值环节，近期众多服务器厂商先后推出液冷服务器，其(qi)他设备厂商相(xiang)继推出液冷交(jiao)换机、液冷光模(mo)块、液冷机柜等配(pei)套设备，积极(ji)布局液冷产业，与液冷生态链设备商及服务供应商紧密配(pei)合，共同推动(dong)液冷生态进一步完(wan)善。
成(cheng)本方面，虽然液冷总体Capex仍高(gao)于风(feng)冷，但从单位角度来看(kan)，单千瓦散热Capex已在快速(su)下降，成(cheng)本拐点或将出现。
据(ju)赛迪顾问发布的《2023中国液冷应用市场研究(jiu)报告》，2022年液冷数据(ju)中心1kW的散热成(cheng)本为近6500元，相(xiang)比2021年已经下降了54.2%，预计2023年1kW的散热成(cheng)本有望降至5000元左右，与传统风(feng)冷的建设成(cheng)本已基本持平。