民生证券液冷散热行业报告指出,AI大模型的训练和推理正推动数据中心从“风冷时代”迈入“液冷时代”。维谛技术与英伟达联合测试显示,约75%的IT负载可通过冷板液冷实现有效冷却,风液混合冷却方案可降低10%年度能耗。英伟达B200 GPU功耗将达1000W,传统风冷已无法支撑AI数据中心的散热需求,液冷正从“可选”变为“必选”,成为智算中心的标准配置。
英伟达B200功耗1000W,风冷彻底失效
AI算力硬件的功耗曲线正以指数级斜率上升。民生证券报告显示,英伟达从2016年的P100(250W)到2022年的H100(700W),GPU功耗增长了180%。预计2024年发布的B200 GPU,TDP将达到1000W,是P100的四倍。这种功耗增长意味着单机柜功率密度将突破50kW甚至100kW,而传统风冷方案的有效散热上限约为15kW。
数据中心电费账单同样不容忽视。民生证券报告指出,每台DGX-1服务器功率约3.5kW,全年功耗达30240kWh,相当于32个居民全年用电量。大模型训练需要近3750台AI服务器,仅IT设备本身的耗电量就极为惊人。与此同时,数据中心总耗电占全社会用电量比重从2021年的2.6%升至2022年的3.1%,仍在持续上升。
风冷与液冷的工作原理差异决定了效率鸿沟。民生证券报告对比显示,液冷通过冷却液直接传导热量,热传导效率是空气的20-50倍。液冷的冷却能力较风冷高1000-3000倍,能在同样的散热需求下大幅降低能耗。当GPU功耗突破700W、单机柜功率密度超过30kW时,液冷已成为维持设备正常运行的必要条件而非优化选项。
风液混合方案降能耗10%,维谛+英伟达推动技术落地
液冷方案的实际效果已在头部厂商的联合测试中得到验证。民生证券报告指出,维谛与英伟达专家团队在深圳共同测试了针对GPU高密度数据中心的创新制冷方案。实验分析显示,约75%的IT负载可通过冷板液冷实现有效冷却,这一方案将服务器风扇的用电量减少了多达80%,使总体使用效率提高15%以上。与传统风冷相比,风液混合冷却方案在降低10%年度能耗的同时减少了同等比例的碳排放。
维谛还参与英伟达的COOLERCHIPS计划,共同开发集冷板液冷和浸没液冷于一体的混合冷却系统。该系统可在高达40°C环境下支持单机柜200kW IT功率,达到更高的运作效率和更低的碳足迹。这一混合冷却方案代表了液冷技术的未来方向——单一技术路线难以覆盖所有场景,混合方案能够灵活适配不同功率密度的机柜需求。
国内运营商同步加速液冷落地。中国移动在呼和浩特数据中心启动液冷大规模试点,推动液冷技术产业化进程。中国电信在贵州进行的大容量路由器冷板式液冷研究取得PUE值约1.15的显著节能效果。中国联通在郑州对5G BBU设备进行液冷喷淋试点,PUE值达1.254,芯片温度有效降低,延长了设备使用寿命。三大运营商均制定了液冷规模化部署时间表,运营商机房的液冷改造将成为液冷市场的重要增量。
表2:维谛+英伟达液冷方案核心数据| 指标 | 数据 |
|---|
| 液冷覆盖IT负载比例 | 约75% |
| 服务器风扇用电量减少 | 80% |
| 总体使用效率提升 | 15%+ |
| 年度能耗与碳排放降低 | 10% |
| 单机柜支持功率(混合冷却) | 200kW |
智算中心建设加速,液冷成标准配置
智算中心的快速落地正将液冷从“增量选项”变为“标准配置”。民生证券报告认为,大模型和生成式AI的发展对算力、算法平台和数据管理提出了全新要求,传统以CPU为中心的云计算基础设施已难以满足日益增长的交互需求。数据中心需要大量高性能、高稳定性的算力资源,液冷技术成为支持大规模和生成式AI发展的关键。
从市场数据看,全球AI服务器将从2022年的195亿美元增长至2026年的347亿美元,CAGR达17.3%。中国液冷服务器市场2024上半年同比增长98.3%,增速远超全球平均水平。互联网行业占液冷服务器市场的46.3%,成为最主要的需求来源。随着互联网公司对计算能力和节能环保需求的持续增加,以及AIGC等新兴应用的快速发展,液冷服务器需求将继续保持快速增长。
维谛技术的业绩验证了液冷需求的爆发式增长。公司2023年收入68.63亿美元同比增长20.57%,2Q24收入19.53亿美元同比增长13%。2Q24公司营业利润3.36亿美元同比增长63%,调整后营业利润率19.6%同比提升5.1个百分点。液冷高价值产品占比提升直接带动了维谛的盈利能力改善。民生证券报告认为,随着智算中心落地,液冷技术有望得益于适配芯片生态快速放量相应解决方案,液冷产业链核心公司将深度受益。