温控液冷行业报告：液冷VS风冷、液冷产业链（37页）

行业报告下载 2024年04月25日 08:47 管理员

散热冷却需要消耗能量，移热速率的增大势必需考虑能源利用效率问题。衡量数据中心总体能耗水平的指标为能源利用效率（PUE），定义为数据中心总能耗与信息技术设备能耗的比值。在相同IT功耗下，PUE值越接近1，表明其非IT功耗越低，能源利用率越高。如下左图所示，数据中心的总能耗由供配电、照明、散热冷却和IT设备功耗等构成。如下右图所示，当前，我国数据中心能量消耗中的43% 用于散热冷却（对应数据中心PUE值大于2），冷却成本高，节能潜力大。液冷技术影响着数据中心的设计、选址、建设、交付和运维。数据通信设备的液体冷却系统的冷却子系统可以认为是一种液体回路，其中冷却液体与要冷却的部件做热交换。有些情况下，冷却系统的水由机架由CDU提供，也可以由服务多个机架的外部CDU提供。数据中心液冷系统多样，冷板冷却系统为主。国内外在数据中心液冷方面已有一定研究基础并已取得了突破性进展，正成为变革性技术。液冷技术根据液体与IT设备接触状态，可以分为间接液冷、直接单相液冷和直接两相液冷三类。其中间接冷却中的冷板冷却是如今液冷数据中心采用最广泛的散热冷却方式。

目前数据中心散热需求下，冷板冷却效果最佳。如图所示，冷板冷却是将金属冷板与IT设备芯片贴合，液体在冷板中流动，芯片发热时将热传导给冷板金属，液体流过冷板时升温，利用显热将芯片热量带出，通过管道与外界冷源进行换热，是芯片级别的冷却方式，使用最多的冷却介质是水。冷板冷却是如今液冷数据中心采用最广泛的散热冷却方式，使用的是液冷和风冷相结合的方法，对芯片采用液冷，对硬盘等其他电器元件采用风冷，并非严格意义上的单纯液冷。与风冷最多冷却30 kW/r的机柜对比，冷板能冷却小于45 kW/r的机柜更节能且噪音小，不需要昂贵的水冷机组，与纯液冷对比也有一定优势。技术应用不断拓展，从机械领域到数据中心。液冷技术并不是首先在数据中心行业开展起来的，其最初的应用可以认为是机械加工行业的冷却润滑液，后期又被应用于电力变压器冷却。现如今数据中心领域的液冷技术是液冷技术的应用发展，与电子技术的芯片冷却方案是相关，即高热流密度的冷却解决方案。散热需求急剧升高，芯片级液冷已然成为趋势。散热设备越来越贴近芯片等核心发热源是重要趋势。未来散热预计将从房间级、机柜级、服务器级向芯片级演进，通过散热部件与芯片表面直接接触实现更好的芯片散热。在政策和需求带动，以及以人工智能为代表的新兴行业快速推动下，液冷服务器以及芯片级液冷有望快速成为高成长性赛道，行业具有广阔的市场空间。