國(guó)金證券發(fā)布研報(bào)稱，英偉達(dá)今年即將發(fā)布其專為AI推理時(shí)代而打造的AI服務(wù)器NVIDIA DGX GB300 NVL72，超高的芯片運(yùn)算能力使得熱設(shè)計(jì)功耗(TDP)進(jìn)一步提升，傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱技術(shù)難以滿足較高TDP的散熱需求，GB300服務(wù)器采用完全液冷式機(jī)架設(shè)計(jì)，引領(lǐng)AI服務(wù)器液冷的新潮流。據(jù)IDC預(yù)計(jì)，24-29年，中國(guó)液冷服務(wù)器市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到46.8%，29年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到162億美元。建議關(guān)注冷板式、浸沒(méi)式及噴淋式等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)。
國(guó)金證券主要觀點(diǎn)如下：
液冷技術(shù)的發(fā)展路徑如何？
隨著單芯片及機(jī)柜級(jí)功率密度提升，傳統(tǒng)的風(fēng)冷方案難以充分冷卻設(shè)備，一般認(rèn)為機(jī)柜功率密度20 kW以上的人工智能集群不適宜采用風(fēng)冷方案，英偉達(dá)GB300 OEM/ODM廠商均采用全液冷架構(gòu)。
現(xiàn)有液冷方案眾多，主要包括冷板式、浸沒(méi)式及噴淋式。在這些液冷方案中，冷板式技術(shù)較為成熟，應(yīng)用較為廣泛，但是冷卻效果上限較低；浸沒(méi)式和噴淋式液冷的冷卻效果優(yōu)異，但是經(jīng)濟(jì)成本較高，同時(shí)對(duì)使用材料要求較高。
冷板式液冷有哪些重要產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)？
冷板式液冷是大規(guī)模及存量數(shù)據(jù)中心改造主流方案，原理即冷卻液通過(guò)冷板捕獲芯片熱量后，輸入至CDU與一次側(cè)交換熱量，最后通過(guò)冷卻塔等設(shè)施輸出至外界環(huán)境，完成散熱；通常由冷量分配單元CDU、冷板、循環(huán)管路、快接頭UQD和分水器Manifold等組成。
1)冷量分配單元CDU：冷板式液冷系統(tǒng)的“心臟”，工作原理是通過(guò)內(nèi)部的換熱器將二次側(cè)吸收的高溫冷卻液與一次側(cè)的冷凍水等介質(zhì)進(jìn)行熱交換，機(jī)組的主要性能取決于循環(huán)泵(核心參數(shù)流速、揚(yáng)程參數(shù)、功率效率比)和熱交換器的性能。
2)冷板：直接承擔(dān)熱捕獲的組件，將服務(wù)器中GPU等高發(fā)熱部件的熱量，通過(guò)金屬基導(dǎo)熱材料傳遞給流動(dòng)的冷卻液。冷板的底面平整度與微觀粗糙度直接影響與芯片接觸界面的熱阻，內(nèi)部空心通道結(jié)構(gòu)決定流體力學(xué)性能及熱量捕獲效率，評(píng)估冷板性能的核心指標(biāo)是壓降和熱阻，兩個(gè)指標(biāo)除了與冷板微通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)，還可以通過(guò)相變技術(shù)優(yōu)化。
3)冷源：熱傳遞至環(huán)境的最后一個(gè)過(guò)程、整體冷量的來(lái)源。數(shù)據(jù)中心考慮節(jié)約能源一般會(huì)優(yōu)先采用自然冷源，但自然冷源受當(dāng)?shù)貧夂蚝唾Y源影響較大，存在不確定性，為了制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)數(shù)據(jù)中心當(dāng)?shù)販囟燃斑M(jìn)液溫度需求，采用機(jī)械冷源和自然冷源切換使用的模式也較為常見。
浸沒(méi)式液冷有哪些重要產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)？相較于冷板式有哪些變化？
浸沒(méi)式液冷是將發(fā)熱的電子元器件完全浸沒(méi)在絕緣冷卻液中，通過(guò)液體的高熱容量和導(dǎo)熱性能實(shí)現(xiàn)熱量的快速捕獲與傳導(dǎo)；其通用架構(gòu)與冷板式一致，二次側(cè)由冷卻池(Tank)、冷卻液、熱交換器(CDU)和循環(huán)泵組成。
相較于冷板式，浸沒(méi)式液冷：
1)二次側(cè)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，僅依賴一個(gè)密封的浸沒(méi)槽、循環(huán)泵與熱交換單元即可支撐成百上千節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)一冷卻，不需要為CPU、GPU等高發(fā)熱部件定制冷板、manifold、快接頭等部件。
2)冷卻液材料選擇更加謹(jǐn)慎，單相浸沒(méi)液冷需要選擇高沸點(diǎn)的油類冷卻液，防止冷卻液在升溫狀態(tài)下?lián)]發(fā)，兩相浸沒(méi)液冷則通常選擇低沸點(diǎn)的氟化液。但從國(guó)際環(huán)保趨勢(shì)來(lái)看，數(shù)據(jù)中心或?qū)⒈幌拗拼罅渴褂梅鹤鳛槔鋮s工質(zhì)。
3)與數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備的兼容要求提高，主要的存儲(chǔ)設(shè)備包括傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(HDD)和固態(tài)硬盤(SDD)，目前HDD仍是數(shù)據(jù)中心主要存儲(chǔ)方案，但HDD無(wú)法直接置入冷卻液中工作，SDD的兼容性更高。
噴淋式液冷有哪些重要產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)？相較于冷板式有哪些變化？
噴淋式液冷是冷卻液通過(guò)重力或系統(tǒng)壓力直接噴淋在服務(wù)器CPU、GPU等高發(fā)熱部件表面或相連的導(dǎo)熱材料上，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的高效熱量捕獲與傳導(dǎo)；其二次側(cè)由熱交換器(CDU)、分液管(manifold)、噴淋液冷機(jī)柜和循環(huán)泵組成。
相較于冷板式，噴淋式液冷：
1)無(wú)相變模式，冷卻液始終以液體形式循環(huán)，且由于冷卻液直接接觸芯片，因此需要選擇高沸點(diǎn)、絕緣導(dǎo)熱、抗氧化的冷卻工質(zhì)。
2)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)精準(zhǔn)布置，可以根據(jù)服務(wù)器發(fā)熱體位置和發(fā)熱量大小，對(duì)布液板做精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，使冷卻液以按需供給且流量可控的方式精準(zhǔn)噴淋到發(fā)熱部件上。
上游有哪些方向值得關(guān)注？
1)電子氟化液：浸沒(méi)式與噴淋式液冷由于冷卻液需要直接接觸電子器件，因此對(duì)于絕緣性、腐蝕性等性能有著較高的要求，當(dāng)前符合要求的材料主要是電子氟化液，這類材料擁有高絕緣性、不易燃、低毒無(wú)腐蝕性、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性良好等優(yōu)異的性質(zhì)，同時(shí)可以根據(jù)不同的組分占比調(diào)節(jié)沸點(diǎn)。
2)高效TIM材料液態(tài)金屬：浸沒(méi)式的整體高效散熱方式對(duì)部分低功率的發(fā)熱組件來(lái)說(shuō)并不經(jīng)濟(jì)，預(yù)測(cè)未來(lái)液冷的主流發(fā)展方向?qū)?huì)是對(duì)于主要高功耗的CPU采用浸沒(méi)式液冷，對(duì)于其他發(fā)熱元件采用兩相冷板進(jìn)行散熱，熱界面材料(TIM)涂敷在散熱器件與發(fā)熱器件之間，可以極大提高兩相冷板的散熱性能。
由于硅材的可靠性較弱，容易出現(xiàn)相分離現(xiàn)象導(dǎo)致導(dǎo)熱性能大打折扣，當(dāng)前主要電子芯片的導(dǎo)熱材料轉(zhuǎn)換成了相變化材料；而在一些高端的電子芯片產(chǎn)品中會(huì)使用導(dǎo)熱系數(shù)最高、較為昂貴的相變化金屬片，即銦、鎵等液態(tài)金屬。液態(tài)金屬TIM材料完美兼容GPU、CPU的導(dǎo)熱需求，并且對(duì)與冷板式和浸沒(méi)式液冷均可使用，是當(dāng)前高端芯片最為理想的導(dǎo)熱材料，可以配合幾乎所有的散熱方式與材料，也是未來(lái)主流的芯片導(dǎo)熱材料之一。
液冷領(lǐng)域有哪些相關(guān)標(biāo)的值得關(guān)注？
1)液冷全鏈條方案提供商：英維克（002837）(002837.SZ)、申菱環(huán)境（301018）(301018.SZ)、同飛股份（300990）(300990.SZ)、高瀾股份（300499）(300499.SZ)等。
2)高價(jià)值量/國(guó)產(chǎn)化率較低的細(xì)分環(huán)節(jié)零部件供應(yīng)商：科創(chuàng)新源（300731）(300731.SZ)、川環(huán)科技（300547）(300547.SZ)、飛龍股份（002536）(002536.SZ)、飛榮達(dá)（300602）(300602.SZ)等。
3)上游材料：巨化股份（600160）(600160.SH)、新宙邦（300037）(300037.SZ)、東陽(yáng)光（600673）(600673.SH)、永和股份（605020）(605020.SH)、德邦科技(688035.SH)等。
來(lái)源： 智通財(cái)經(jīng)
標(biāo)簽： 液冷、數(shù)據(jù)中心等 點(diǎn)擊： 評(píng)論: