服务器液冷技术领先的数据中心“小巨人”，产业基地的建成助力公司产品研发与技术创新
　　曙光数创成立于2002年，多年专注于数据中心领域，在服务器液冷技术方面处于世界领先地位，主要产品可以分为浸没相变液冷、冷板液冷数据中心基础设施产品以及模块化数据中心三大类。冷板液冷数据中心基础设施产品-C7000系列是国内首款量产的冷板液冷数据中心基础设施产品及服务器冷板散热套件；浸没相变液冷数据中心基础设施产品-C8000系列产品应用于多个国家重大科研装置，累计建设规模超过200MW。从财务方面看，2022H1实现营业收入1.43亿元（+21%），实现归母净利润3043.13万元（+13%），毛利率为40.22%、净利率为21.32%。根据公司公告，目前“曙光数创液冷产业创新基地”已经基本完成土建部分，生产中心的各类生产设备正在陆续进场调试，预计正式投产时间为明年的二季度。我们预计2022-2024年公司的归母净利润分别为1.13/1.37/1.67亿元，对应EPS分别为1.43/1.74/2.13元/股，对应当前股价的PE分别为21.0/17.2/14.1倍，首次覆盖给予“买入”评级。
　　服务器单机柜功率逐渐增长，“双碳”与经济性需求下液冷散热是大势所趋
　　数据量的大规模增长带来的算力需求和芯片技术工艺提升共同推进了服务器单机柜平均功率增长，在此背景下，传统风冷面临散热不足、能耗过大的问题。液冷技术与风冷相比具备高稳定性和高散热效能优势，综合应用端而言，15kW/柜以上时液冷技术逐渐显露其经济性优势。在“双碳”背景下，指导政策提出全国新建大型、超大型数据中心平均PUE降到1.3以下，国家枢纽节点进一步降到1.25以下等要求。冷板式液冷技术可将服务器PUE降低至1.3以下，浸没式液冷技术可进一步降低至1.2以下，液冷技术在经济性与散热效率两个角度均满足市场与政策指导需求。根据赛迪顾问数据，预计2025年中国液冷数据中心基础设施市场规模为245.3亿元。公司的液冷技术已在数据中心领域的多种行业有实际应用案例，随着各行业数据业务的持续增长，液冷数据中心基础设施的市场需求将会持续扩大。
　　股东注入与自主研发结合构筑技术优势，客户开拓成果初显，逐渐拓宽下游应用领域
　　公司背靠国内高性能计算机领军企业中科曙光。2018年以来，公司保持10%左右的研发投入，持续研发投入构筑技术护城河。公司非关联方客户方面开拓成效显著，2021年非关联方营收23470.36万元（+252.46%），首次超过关联方营收。此外，公司秉承“由尖端到通用”、“由IT到电子”的立体化发展战略，逐渐拓宽液冷技术的应用领域。
　　风险提示：市场竞争加剧风险、关联交易风险、募投项目无法达到预期风险

研究报告全文：北北交所首次覆盖报告交液冷技术领先的数据中心小巨人打造由尖端到通用立体化发展战略所曙光数创研872808BJ北交所首次覆盖报告究2022年12月19日诸海滨分析师赵昊分析师zhuhaibinkyseccnzhaohaokyseccn投资评级买入首次证书编号S0790522080007证书编号S0790522080002日期20221216服务器液冷技术领先的数据中心小巨人产业基地的建成助力公司产品研发与技术创新当前股价元2998曙光数创成立于2002年多年专注于数据中心领域在服务器液冷技术方面处于世界领先地北一年最高最低元5640000位主要产品可以分为浸没相变液冷冷板液冷数据中心基础设施产品以及模块化数据中心交三大类冷板液冷数据中心基础设施产品系列是国内首款量产的冷板液冷数据中心基所总市值亿元2353-C7000首流通市值亿元774础设施产品及服务器冷板散热套件浸没相变液冷数据中心基础设施产品-C8000系列产品应次总股本亿股用于多个国家重大科研装置累计建设规模超过200MW从财务方面看2022H1实现营业覆079盖流通股本亿股026收入143亿元21实现归母净利润304313万元13毛利率为4022净利率报近3个月换手率5384为2132根据公司公告目前曙光数创液冷产业创新基地已经基本完成土建部分生告产中心的各类生产设备正在陆续进场调试预计正式投产时间为明年的二季度我们预计2022-2024年公司的归母净利润分别为113137167亿元对应EPS分别为143174213元北交所研究团队股对应当前股价的PE分别为210172141倍首次覆盖给予买入评级服务器单机柜功率逐渐增长双碳与经济性需求下液冷散热是大势所趋数据量的大规模增长带来的算力需求和芯片技术工艺提升共同推进了服务器单机柜平均功率增长在此背景下传统风冷面临散热不足能耗过大的问题液冷技术与风冷相比具备高稳定性和高散热效能优势综合应用端而言15kW柜以上时液冷技术逐渐显露其经济性优势在双碳背景下指导政策提出全国新建大型超大型数据中心平均PUE降到13以下开国家枢纽节点进一步降到125以下等要求冷板式液冷技术可将服务器PUE降低至13以下源证浸没式液冷技术可进一步降低至12以下液冷技术在经济性与散热效率两个角度均满足市券场与政策指导需求根据赛迪顾问数据预计2025年中国液冷数据中心基础设施市场规模为证2453亿元公司的液冷技术已在数据中心领域的多种行业有实际应用案例随着各行业数据券研业务的持续增长液冷数据中心基础设施的市场需求将会持续扩大究报股东注入与自主研发结合构筑技术优势客户开拓成果初显逐渐拓宽下游应用领域公司背靠国内高性能计算机领军企业中科曙光2018年以来公司保持10左右的研发投入告持续研发投入构筑技术护城河公司非关联方客户方面开拓成效显著2021年非关联方营收2347036万元25246首次超过关联方营收此外公司秉承由尖端到通用由IT到电子的立体化发展战略逐渐拓宽液冷技术的应用领域风险提示市场竞争加剧风险关联交易风险募投项目无法达到预期风险财务摘要和估值指标指标2020A2021A2022E2023E2024E营业收入百万元335408487588716YOY150215196206219归母净利润百万元6894113137167YOY1417375201216222毛利率392407404403402净利率203230231233234ROE444413199203205EPS摊薄元087119143174213PE倍346252210172141PB倍154104423529数据来源聚源开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明132北交所首次覆盖报告目录1看点一浸没相变液冷实现全球首例商业化部署2022H1营收持续增长实现143亿元2142411公司情况专注数据中心领域小巨人企业实控人为中国科学院412产品情况覆盖浸没冷板式技术路线浸没相变液冷实现全球首例商业化部署513财务表现营收持续增长2022H1实现收入143亿元2142714募投项目拟新增青岛研发区域与北京研发部门相互支撑提升研发能力92看点二全球单机柜功率呈增长趋势双碳政策及经济性需求推动下液冷技术替代大势所趋1121行业趋势数据中心向高能量密度方向发展散热系统革命势在必行1122技术更迭液冷技术在高密度数据中心更具经济性1423政策背景国家政策指导全国新建大型超大型数据中心平均PUE降到13以下枢纽节点降到125以下1824市场空间预计2025年我国液冷数据中心基础设施市场规模达245亿元2025下游市场互联网金融和电信行业液冷应用前景较好213看点三背靠中科曙光构筑技术护城河客户开拓成果初显逐渐拓宽下游应用领域2331技术优势公司保持10左右的研发投入构筑技术护城河2332市场优势国内企业具备先发优势非关联客户开拓成效显著264盈利预测与投资建议295风险提示29附财务预测摘要30图表目录图1成立于2002年是专注于数据中心领域的小巨人企业4图2实际控制人为中国科学院计算技术研究所5图3现有主要产品为模块化数据中心及液冷数据中心基础设施5图4公司服务器液冷技术发展处于全球领先地位6图5公司C7000拥有一套完整的智能管理系统6图6公司C8000采用一拖二液冷计算单元布局6图7营收持续稳步增长2022H1营收143亿元7图8毛利率整体呈现逐年增长态势7图92022H1浸没式液冷系统创收108亿元万元8图10浸没式液冷系统毛利率呈上升态势8图112022H1实现归母净利润304313万元13128图122018-2022H1净利率高速增长8图132022H1期间费用率为205509pcts9图14销售管理费用率相比2021H1基本保持稳定9图152020年全球5-9kW柜的机架占比最多11图16预计2022年全球数据中心市场规模达747亿美元11图172008年以来全球数据中心单机柜功率快速增长12图18预计2022年中国数据中心总机架达670万架其中大型规模以上达540万架13图192021年度全国数据中心平均PUE为14913图20PUE15的数据中心27来自制冷系统功耗14图21高功耗高密度大型数据中心是未来建设重点14图22数据中心制冷领域的技术出现了革新液冷技术逐渐体现出优势15请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明232北交所首次覆盖报告图23风冷以空气作为冷媒液冷以液体作为冷媒15图24浸没式液冷是一种直接接触型液冷15图25单相浸没式液冷具有一二次侧冷媒16图26两相浸没式的冷却液循环是无源的16图27单机柜15kW以上采用液冷技术可以获得更好的整体性价比17图28浸没式液冷无需气流可实现更高密度的空间布局不受外部环境限制18图292021年11月国家发改委指出全国新大型数据中心及以上PUE降到13以下19图302025E中国液冷数据中心市场规模达1283亿元20图312025E中国液冷数据中心产品规模可达245亿元20图322019年浸没式液冷数据中心基础设施占比1821图332025年浸没式液冷数据中心产品占比将达4121图34预计2025年互联网行业液冷数据中心占比达2421图35预计2025年互联网液冷数据中心市场规模增长至3193亿元22图36预计2025年金融液冷数据中心市场规模增长至3326亿元22图37预计2025年电信行业液冷数据中心市场规模增长至306亿元22图38中科曙光是中国液冷数据中心领军者23图392019-2021年公司研发费用达到3000万元以上23图40近年来公司研发费用率维持在10左右23图41国内企业具有先发优势国外尚未形成龙头厂商27图42公司主要客户来源于企业政府及公共事业单位27图432021年政府客户毛利率4419高于其他类型27图442021年非关联方业务拓展取得显著进展万元28图45近年关联方非关联方毛利率稳定在40左右28表1此次拟使用募集资金17亿元用于液冷数据中心产品升级及产业化研发项目建设9表2募投项目中六个研发项目是现有技术或产品的迭代升级液冷专用高效室外机系统研究项目是新技术研发10表32021年单机柜功率在10kW以上的数据中心市场规模快速增长12表4浸没式液冷散热效率更高运行更加稳定15表5浸没式液冷是未来数据中心基础设施的发展方向16表6两相浸没液冷的能耗低于单相浸没液冷16表7全球主要国家承诺于2050年及之前完成国家层面的碳中和计划18表8全国各地政府响应双碳目标相继发布数据中心低碳政策19表9冷板液冷基础设施产品采用配套模块化开发灵活配置24表10未来浸没相变液冷技术将继续优化相变散热和换热能力24表11公司在浸没相变液冷技术方面掌握了关键技术具有技术优势25表12冷板液冷技术方面公司研发了高效液冷散热冷板结构机架式服务器智能分液单元系统等25表13公司积极参与行业标准的制定和完善26表14公司长期与高校及科研院所保持密切合作关系26表15公司非关联方客户开拓成效显著非关联方客户数量逐年增加28表16各产品线非关联方客户拓展取得显著进展单位万元28表17可比公司2022PE均值4571X公司2022PE为21X29请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明332北交所首次覆盖报告1看点一浸没相变液冷实现全球首例商业化部署2022H1营收持续增长实现143亿元214211公司情况专注数据中心领域小巨人企业实控人为中国科学院曙光数创成立于2002年是专注于数据中心领域的小巨人企业曙光数创是一家以数据中心高效冷却技术为核心的数据中心基础设施产品供应商主营业务为浸没相变液冷数据中心基础设施产品冷板液冷数据中心基础设施产品模块化数据中心产品的研究开发生产及销售以及围绕上述产品提供系统集成和技术服务公司专注于数据中心领域在数据中心高效冷却的研发及服务方面积累了丰富经验2020年中国电子学会组织召开面向高功率密度计算机的高效全浸式液体相变冷却技术科技成果鉴定会经由三位院士领衔组成的专家组鉴定鉴定意见为公司浸没液冷技术成果技术水平高创新性强居于国际领先水平2020年被国家工信部授予专精特新小巨人称号2021年8月入选全国仅656家的工信部财政部建议支持的国家级专精特新小巨人企业公示名单第二批第一年至此正式进入国家重点支持的快速通道图1成立于2002年是专注于数据中心领域的小巨人企业资料来源Wind开源证券研究所实际控制人为中国科学院计算技术研究所根据公司招股书曙光信息产业北京有限公司持有曙光数创70股份为控股股东曙光信息产业北京有限公司为曙光信息产业股份有限公司的全资控股子公司中国科学院计算技术研究所通过全资控股子公司北京中科算源资产管理有限公司间接持有曙光信息产业股份有限公司1835股份为实际控制人请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明432北交所首次覆盖报告图2实际控制人为中国科学院计算技术研究所资料来源招股说明书开源证券研究所12产品情况覆盖浸没冷板式技术路线浸没相变液冷实现全球首例商业化部署主要现有产品按照技术路径可以分为浸没相变液冷数据中心基础设施产品冷板液冷数据中心基础设施产品以及模块化数据中心三大类图3现有主要产品为模块化数据中心及液冷数据中心基础设施资料来源公司官网开源证券研究所公司在服务器液冷技术发展领域处于全球领先地位曙光数创于2011年最早提出服务器液冷技术理念确立了冷板和浸没两个液冷技术路线进行技术探索与研究随后于2013年研发出首台冷板与浸没式原理机冷板式液冷服务器与浸没相变液冷请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明532北交所首次覆盖报告服务器分别于2015年及2019年实现大规模商业应用目前液冷产品已经在互联网及金融等行业开始试点应用图4公司服务器液冷技术发展处于全球领先地位资料来源公司官网开源证券研究所冷板液冷数据中心基础设施产品-C7000系列国内首款量产的冷板液冷数据中心基础设施产品及服务器冷板散热套件采用风冷和液冷混合散热模式-服务器主要热源CPU利用液冷冷板进行冷却其他热源仍采用风冷方式进行冷却可使得数据中心PUE降至12以下可以使得服务器满载运行CPU温度不高于60比风冷降低约30截止2022年冷板产品已经迭代至第四代产品浸没相变液冷数据中心基础设施产品-C8000系列公司于2019年首次实现C8000产品在国家级重大科研装置大规模部署意味着数据中心行业全浸式液体相变冷却技术在全球范围内首次实现了大规模产品转化和部署该系列产品具有高密度换热能力最高可达到420kW机柜最大设计功耗大于200kW远超传统数据中心单机柜设计功耗采用强化沸腾封装的方式换热区域采用高密翅片来强化沸腾界面的沸腾换热最高可实现100Wc以上的散热密度目前C8000系列产品应用于多个国家重大科研装置累计建设规模超过200MW图5公司C7000拥有一套完整的智能管理系统图6公司C8000采用一拖二液冷计算单元布局资料来源招股说明书资料来源招股说明书请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明632北交所首次覆盖报告13财务表现营收持续增长2022H1实现收入143亿元2142营收持续稳步增长2022H1营收143亿元2142近5年来公司营业收入保持逐年增长态势同比增速回落2019年公司浸没相变冷却C8000系列产品首次实现大规模商业应用推动实现营收292亿元832320202021及2022H1受益于低碳降PUE的产业政策支持以及数据中心行业快速发展液冷需求高涨实现营业收入335亿元1496408亿元2152143亿元2142毛利率整体呈现逐年增长态势毛利率由2018年的2468增长至2022H1的4022可以看到在2019年聚焦浸没相变液冷产品后毛利率从原来的20左右水平一跃至35以上水平图7营收持续稳步增长2022H1营收143亿元图8毛利率整体呈现逐年增长态势450904540080403507035300603025050252004020150301510020100501050000020182019202020212022H120182019202020212022H1营业收入亿元YOY毛利率数据来源Wind开源证券研究所数据来源Wind开源证券研究所液冷产品收入整体逐年增长模块化数据中心产品收入呈下降趋势浸没式液冷系统是主要收入来源2020年收入与2019年基本持平2021年由于当年执行完毕的相关大型项目合同增长收入实现较大提升创收3326556万元2022H1收入略微增长实现1081189万元081冷板式液冷系统收入呈波动趋势2020年由于当年个别项目规模较大原因实现快速增长2021年创收32986万元同比有所回落2022H1再次实现较大提升创收197211万元618模块化数据中心产品属于较传统业务近年来由于公司集中精力于液冷技术拓展营收整体呈下降趋势2022H1创收77801万元浸没式液冷系统毛利率呈上升态势冷板式液冷系统与模块化数据中心产品毛利率有所下滑浸没式液冷系统2019-2022H1毛利率为2308423942914549毛利率水平不断提升其中2019年由于公司首次实现浸没式液冷技术大规模商业化经验尚未成熟导致毛利率较低2019年后随着经验增加及技术成熟产品毛利率维持在较高水平冷板式液冷系统2019-2022H1毛利率为3277358935228232020年后呈现下降趋势模块化数据中心产品2019-2022H1毛利率为3526304819061422逐年下滑的主要原因为市场竞争水平提高及公司专注于液冷产品主要保留部分具有市场价值的客户所致请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明732北交所首次覆盖报告图92022H1浸没式液冷系统创收108亿元万元图10浸没式液冷系统毛利率呈上升态势35000503000040250002000030150002010000500010002019202020212022H12019202020212022H1C8000浸没式液冷系统C7000冷板式液冷系统C8000浸没式液冷系统C7000冷板式液冷系统模块化数据中心产品其他产品模块化数据中心产品数据来源Wind开源证券研究所数据来源Wind开源证券研究所归母净利润与营收情况变动基本一致2022H1实现归母净利润304313万元1312近5年公司归母净利润同样保持逐年增长态势2018-2022H1归母净利润同比增长速度分别为7912180921417137501312前期高速增长发力后2021年及2022H1增速有所回落近年来归母净利润保持高速增长主要系浸没相变液冷数据中心基础设施产品技术先进性能优越毛利率高2018-2022H1净利率高速增长公司净利率走势与毛利基本一致且增长更为迅猛由2018年的631增长至2022H1的2132图112022H1实现归母净利润304313万元1312图122018-2022H1净利率高速增长1000020025800020150600015100400010502000500020182019202020212022H120182019202020212022H1归母净利润万元YOY净利率数据来源Wind开源证券研究所数据来源Wind开源证券研究所2022H1期间费用率略有回升公司期间费用率2018年以来逐年下滑由2018年的185下降至2021年的15242022H1期间费用率与2021年相比提升较大但同比2021H1仅略微上升09pcts总体保持稳定2022H1销售管理费用率基本保持稳定2022H1管理费用率为54销售费用率为306与2021全年相比提升较大但同比2021H1管理费用率548销售费用率322略有下降基本保持稳定请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明832北交所首次覆盖报告图132022H1期间费用率为205509pcts图14销售管理费用率相比2021H1基本保持稳定2562054153102510020182019202020212022H120182019202020212022H1期间费用率销售费用率管理费用率数据来源Wind开源证券研究所数据来源Wind开源证券研究所14募投项目拟新增青岛研发区域与北京研发部门相互支撑提升研发能力募集资金主要用于液冷产品升级及研发项目建设据招股说明书披露公司此次拟使用募集资金17亿元用于液冷数据中心产品升级及产业化研发项目建设公司拟在研发项目中扩大北京研发部门场地并在青岛新增研发区域形成相互支撑完善公司研发场地同时充分优化研发环境扩充研发团队完善研发技术体系表1此次拟使用募集资金17亿元用于液冷数据中心产品升级及产业化研发项目建设拟研发方向描述研发周期超高功率密度服务器浸没式散热产品升随半导体芯片功率密度越来越高针对浸没散热环境研发解决超高功率密度36个月级服务器芯片散热技术实现产品落地基于浸没相变液冷技术升级现有浸没式液冷基础设施产品研制更高功率密度集成度和可靠性的液冷系统同时设计有别于现有高压直流电源技术的新浸没式液冷基础设施产品升级36个月型高压直流供电系统进一步降低直流供电成本减小施工周期和占地面积提高数据中心能效研制基于立体浸没液冷数据中心需求的基础设施产品为了满足不断提高的服务器高热流密度散热需求配合计算芯片国产化进程新型浸没冷媒的开发及其元器件兼容性持续保持本公司在该领域的竞争优势将进一步开展新型冷却介质及其材料兼36个月研究容性研究开发工作以及冷却介质运行可靠性评估和冷却介质回收处理等研究工作随半导体芯片功率密度越来越高针对冷板散热环境研发解决高功率密度服高功率密度服务器冷板式散热产品升级务器芯片散热技术实现产品落地并基于现有服务器架构设计在不改变原24个月机箱主体结构的情况下对服务器进行液冷升级针对通用中低密度服务器市场形成一套合理的散热结构标准研制适配性强中等功率密度冷板式散热产品开发24个月性能稳定质量可靠的冷板散热产品该产品可覆盖不同芯片厂家各类芯片基于冷板服务器散热需求升级现有冷板液冷基础设施产品研制更高功率密冷板式液冷基础设施产品升级研发36个月度集成度和可靠性的液冷系统针对板及浸没液冷系统高水温大温差的特殊场景响应国家节能节水政策要液冷专用高效室外机系统研究求开发液冷专用高效节水型室外机系统该系统具有低功耗低水耗特点24个月可在全国范围全天候正常运行资料来源招股说明书开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明932北交所首次覆盖报告研发项目包含6个现有技术或产品升级及1项新技术研发募投项目中超高功率密度服务器浸没式散热产品升级浸没式液冷基础设施产品升级新型浸没冷媒的开发及其元器件兼容性研究高功率密度服务器冷板式散热产品升级中等功率密度冷板式散热产品开发冷板式液冷基础设施产品升级研发等共计六个研发项目是现有技术或产品的迭代升级而液冷专用高效室外机系统研究项目是新技术研发表2募投项目中六个研发项目是现有技术或产品的迭代升级液冷专用高效室外机系统研究项目是新技术研发拟研发项目名称与现有产品之间的关系与现有技术之间的关系将极大提高浸没散热组件产品的散热性能与公司现有的复合结构强化沸腾技术为同类型超高功率密度服务器浸没式散热产品升和散热稳定性降低半导体芯片的核心温技术该拟研发项目在复合结构强化沸腾的技级度术上优化的浸没散热模组的散热性能与公司现有的浸没式液冷技术为同类型技术进一步提出相变换热模块的换热密度安该拟研发项目在现有浸没式液冷技术的基础上装调试速度和运行可靠性减小占地面积优化控制的智能性部件的适配性和整机的可整机功耗和成本同时显著提高高压直靠性与公司现有的高压直流供电技术为同类浸没式液冷基础设施产品升级流供电系统的集成度和供电可靠性减小型技术该拟研发项目在原有技术的基础上优占地面积优化成本和整体损耗满足现化了供电系统架构采用预制化集成化设计场快速部署需求提高供电可靠性减小占地面积生产成本和系统损耗提高安装维护便利性与公司现有冷媒材料兼容性研究技术和信号传新型浸没冷媒的开发及其元器件兼容性将提升浸没液冷基础设施产品的换热性能输研究技术的同类型技术该拟研发项目在以研究和稳定性优化产品结构和形上现有技术上优化冷媒配方将极大提高冷媒的热物理性能和兼容性优化系统成本与公司现有服务器通用内存散热设计技术为同提高目前针对CPU内存等冷板液冷散热类型技术该拟研发项目在服务器通用内存散中等功率密度冷板式散热产品开发模组的产品性价比减少板液冷散热模组热设计技术的技术上优化产品批产工艺稳定性等产品的工艺实现难度和性能快速检测方法与公司现有的冷板式液冷技术为同类型技术提高冷板式液冷基础设施系统的部署密该拟研发项目在现有冷板式液冷技术的基础上冷板式液冷基础设施产品升级研发度安装调试速度和运行可靠性减小占优化控制的智能性部件的适配性和整机的可地面积整机功耗和成本靠性与公司现有高功率密度芯片冷板热控制技术为将极大提高大功率大冷板液冷散热模组产同类型技术该拟研发项目在高功率密度芯片高功率密度服务器冷板式散热产品升级品的换热效率和均温性能减少冷板液冷冷板热控制技术的技术上优化多种材料复合导散热模组产品的整体热阻热特性和湍流对流换热特性液冷专用高效室外机系统研究新产品技术研发项目新产品新技术与现有技术无关资料来源问询函回复开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1032北交所首次覆盖报告2看点二全球单机柜功率呈增长趋势双碳政策及经济性需求推动下液冷技术替代大势所趋21行业趋势数据中心向高能量密度方向发展散热系统革命势在必行全球视角2020年全球功率超过10kW柜的机架占比达到近30全球计算机算力日益增长数据中心功率密度相应提升平均机架功率也随之不断提升根据UptimeInstituteIntelligence数据2020年全球5-9kW柜的机架占比最多功率超过10kW柜的机架占比达到近30单机架功率的提升与高密度服务器规模部署和应用具备较强相关性当前IntelIBM华为浪潮曙光等厂商陆续加速推进高密度服务器的产品设计与市场布局图152020年全球5-9kW柜的机架占比最多其他161-4kW柜2510-19kW柜135-9kW柜461-4kW柜5-9kW柜10-19kW柜其他数据来源UptimeInstituteIntelligence开源证券研究所全球数据中心市场以10的CAGR稳定增长全球数据中心市场规模由2017年的4655亿美元逐步增长至2021年的6793亿美元市场增速保持在10左右据中国信通院预测2022年全球规模有望接近750亿美元图16预计2022年全球数据中心市场规模达747亿美元800120070010006005008004006003004002001002000000201720182019202020212022E全球数据中心市场规模亿美元yoy数据来源中国信通院开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1132北交所首次覆盖报告预计到2025年全球数据中心平均功率达到25kW数据量的大规模增长需要海量服务器以支撑大量的计算能力受限于数据中心建设面积和环保规定增加单机柜功率成为调和不断增长的算力需求和有限的数据中心承载能力的关键解决方案据赛迪顾问预测快速增长的数据中心算力将推动高功率单机柜快速普及预计到2025年全球数据中心平均功率达到25kW图172008年以来全球数据中心单机柜功率快速增长30252520520165151210650200820162020E2023E2025E数据中心单机柜功率kW数据来源ColocationAmerica赛迪顾问开源证券研究所我国视角我国高密度数据中心市场规模拥有更高的增速特别是30kW以上近年来国内数据中心建设进入高峰期新建数据中心数量快速增长功率密度逐年上升根据2021-2022年度中国数据中心基础设施产品市场总报告2021年单机柜功率在10kW以上的数据中心市场规模快速增长增长率超过10其中30kW以上的高密度数据中心增长速度最快达到31表32021年单机柜功率在10kW以上的数据中心市场规模快速增长分类单机柜功率2020年亿元比例2021年亿元比例增长率低密度数据中心4KW以下26551050278910005004X6kW950737601054237801090中低密度数据中心6X8kW65492590711125508608X10kW313512403431230940中高密度数据中心10X15kW2258902566920140015X30kW784310923301740高密度数据中心30kW以上405160531903100总计25284100278881001030数据来源2021-2022年度中国数据中心基础设施产品市场总报告开源证券研究所预计到2023年底全国数据中心机架规模CAGR约20从产业规模上来看数据中心的产业规模快速增长根据中国信通院的数据显示2021年中国数据中心在用机架数量达到520万架较2020年增加超过100万架新型数据中心发展三年行动计划2021-2023年指出到2023年底全国数据中心机架规模年均增速保持在20左右预计到2023年中国数据中心在用数量超过800万架数据中心机架数量的持续增长表明数据中心产业的整体规模不断扩大同时反映数据中心基础设施产业不断发展请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1232北交所首次覆盖报告图18预计2022年中国数据中心总机架达670万架其中大型规模以上达540万架8007006005004003002001000201720182019202020212022E中国数据中心总机架数量万架其中大型规模以上机架数量万架数据来源工信部信息通信发展司开源证券研究所2021年度全国数据中心平均PUE为149近年来我国数据中心绿色发展进程日益加快数据中心的能效水平不断提高电源使用效率持续降低2021年度全国数据中心平均PUE为149并且有相当数量的数据中心PUE超过18甚至20数据来源CDCC和国家国家发展改革委等部关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见要求的到2025年数据中心PUE15的总体规划已经基本相当但是随着超高密度数据中心的建设节奏加快传统风冷已无法满足高性价比低PUE的需求因此改进数据中心制冷等基础设施技术提高制冷效率减少制冷系统的能耗水平成为未来发展方向图192021年度全国数据中心平均PUE为149数据来源CDCC开源证券研究所PUE15的数据中心27电力消耗来自制冷系统功耗大量数据吞吐和运算使得作为新兴技术大脑的数据中心面临巨大的能耗和散热挑战一方面服务器等IT设备的计算存储功耗庞大另一方面冷却数据中心IT设备的功耗也在快速增长以一个PUE15的数据中心为例其中67的电力消耗来自ICT设备功耗27来自制冷系统功耗5功耗由供配电损耗和1由其他设备产生请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1332北交所首次覆盖报告图20PUE15的数据中心27来自制冷系统功耗512767ICT设备功耗制冷系统功耗供配电损耗其他设备数据来源国家信息中心等碳达峰碳中和背景下数据中心绿色高质量发展研究报告2022开源证券研究所图21高功耗高密度大型数据中心是未来建设重点资料来源浪潮信息官网开源证券研究所随着芯片技术与工艺的进步服务器计算能力增长快速但总体功耗也随之提升预计到2025年数据中心的x86CPU芯片TDP提升至350W左右ARMCPU芯片的TDP提升至600W左右而用于人工智能计算的NPUGPU芯片会提升到750W左右同时期对应的典型服务器2U高度2路处理器功率也持续演进x86CPU服务器会提升到725W左右ARMCPU服务器提升至1000W左右用于人工智能计算的NPUGPU服务器会提升到1500W左右基于这些预测2025年主流机柜功率预计会达到1215kW柜未来会继续增加到25kW-50kW柜甚至更高数据来源国家信息中心等碳达峰碳中和背景下数据中心绿色高质量发展研究报告2022在此背景下我们认为数据中心散热革命势在必行22技术更迭液冷技术在高密度数据中心更具经济性液冷技术是风冷替代技术的代表随着数据中心业务量不断增加导致冷负荷密度提升传统空调系统面临散热不足能耗严重的问题针对传统空调系统的不足业内对空调技术模式进行探索创新通过一系列冷风替代技术解决高能耗问题液冷技术则是其中代表请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1432北交所首次覆盖报告图22数据中心制冷领域的技术出现了革新液冷技术逐渐体现出优势资料来源招股说明书开源证券研究所液冷技术主要分为冷板式液冷与浸没式液冷两种方式冷板式液冷为间接接触型浸没式液冷为直接接触型风冷是以空气作为冷媒通过空气与发热部件接触换热实现散热的冷却方式液冷是以液体作为冷媒的冷却方式利用液体将数据中心IT设备内部元器件产生的热量传递到设备外从而冷却IT设备其中冷板式液冷是一种间接接触型液冷将冷板固定在散热对象上液体在冷板内流动将设备热量传递带走实现散热浸没式液冷是一种直接接触型液冷将服务器等有散热需求的IT设备完全浸没在冷却液中通过液体的循环流动或相变进行冷却图23风冷以空气作为冷媒液冷以液体作为冷媒图24浸没式液冷是一种直接接触型液冷资料来源赛迪顾问中国液冷数据中心发展白皮书2020资料来源赛迪顾问中国液冷数据中心发展白皮书2020浸没式液冷可将数据中心PUE降低至12以下优于风冷和冷板式液冷对比不同制冷方式浸没式液冷冷却液和发热设备充分接触散热效率更高可将数据中心PUE降低至12以下运行更稳定同时由于没有风扇噪音更低符合国家发改委对数据中心建设的政策指导目标是未来数据中心基础设施建设的发展方向表4浸没式液冷散热效率更高运行更加稳定传统风冷冷板液冷浸没单相液冷浸没相变液冷散热性能0集成度0可维护性0可靠性0请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1532北交所首次覆盖报告传统风冷冷板液冷浸没单相液冷浸没相变液冷性能0能效0废热回收0噪声0资料来源赛迪顾问中国液冷数据中心发展白皮书2020开源证券研究所表5浸没式液冷是未来数据中心基础设施的发展方向对比维度对比指标风冷冷板式液冷浸没式液冷PUE平均1613以下12以下节能性数据中心总能耗单节点均摊1067058成本数据中心总成本单节点均摊量产后1096074功率密度kW机柜1040200节地主机房占地面积比例114120CPU可靠性核温856565温度湿度洁净度腐蚀性气体硫化物机房环境要求高要求高要求低盐雾数据来源中国电子技术标准化研究院绿色数据中心白皮书2019开源证券研究所两相浸没液冷的能耗低于单相浸没液冷数据中心浸没式液冷技术的能耗主要由促使液体循环的泵和室外冷却设备产生根据冷却液换热过程中是否发生相变可分为单相浸没式液冷与两相浸没式液冷其中两相浸没式的冷却液循环是无源的因此两相浸没液冷的能耗一般要低于单相浸没液冷由于浸没式液冷的室外侧通常是高温水其室外冷却设备往往可以利用自然冷源且不受选址区域的限制从而起到节能减排的目的图25单相浸没式液冷具有一二次侧冷媒图26两相浸没式的冷却液循环是无源的资料来源国家信息中心等碳达峰碳中和背景下数据中心资料来源国家信息中心等碳达峰碳中和背景下数据中心绿色高质量发展研究报告2022绿色高质量发展研究报告2022表6两相浸没液冷的能耗低于单相浸没液冷机柜平均部数据中心能效数据中心冷却技术技术原理及特点署密度水平及PUE将发热电子元器件完全浸没于单相绝缘冷媒中利用冷媒良好的热力学显热传不大于单相浸没液冷系统良好PUE12热性能对发热电子元器件进行散热的液冷技术60kW通过电子信息设备与绝缘冷却介质直接接触利用冷却介质相变潜热特性一次大于相变浸没式液冷系统优异PUE11性解决电子信息设备内部全部元器件散热问题的浸没式液冷技术100kW资料来源问询函回复开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1632北交所首次覆盖报告15kW柜以上时液冷技术更具经济性优势除风冷技术和液冷技术之外制冷设备节能技术还包括间接蒸发冷却等综合应用端而言15kW柜以上时风冷技术成本上升液冷技术显露其经济性优势作为液冷目前主流的冷板式液冷和浸没式液冷当前主要用于高功率密度型业务如HPCHighPerformanceComputing高性能计算和人工智能计算通常单机柜功率超过20kW当前冷板式液冷主要应用于一般高密度的数据中心领域而浸没式液冷目前主要集中应用于超高密度数据中心领域图27单机柜15kW以上采用液冷技术可以获得更好的整体性价比资料来源国家信息中心等碳达峰碳中和背景下数据中心绿色高质量发展研究报告2022开源证券研究所相比传统风冷技术液冷技术的技术优势主要体现在以下几个方面1更高的能源利用率由于液体具有较高的导热率和比热容能够更快地传导以及更有效地吸收热量能够保障CPU在一定范围内进行超频工作不会出现过热故障有效提升服务器的适用效率和稳定性2更高的空间利用率液冷数据中心省去空调系统和相应基础设施的建设无需安装冷热通道封闭设施更不需要架空地板节省了大量的空间从而能够在单位空间布置更多的服务器提高数据中心运算效率因此液冷技术比传统冷却方式具有更高的空间利用率3能够实现节能降噪液冷技术去掉了风冷基础设施只增加了循环泵节省建设成本液冷系统所使用的泵和冷却液系统与传统的空调系统相比噪声更小因此采用液冷技术更能够为数据中心实现节能降噪4无视海拔地域的差异同时余热可以创造经济价值由于液体比热容不受海拔和气压影响可以保持较高的散热效率从而保证数据中心在高海拔的运行效率和性能余热能够以液体为载体通过热交换接入楼宇采暖系统和供水系统中满足附近居民的供暖温水供应等需求为数据中心创造附加价值请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1732北交所首次覆盖报告图28浸没式液冷无需气流可实现更高密度的空间布局不受外部环境限制资料来源施耐德电气适用于数据中心和边缘应用的液冷技术2020开源证券研究所23政策背景国家政策指导全国新建大型超大型数据中心平均PUE降到13以下枢纽节点降到125以下全球主要国家承诺最晚于2050年完成碳中和计划数据中心绿色低碳政策陆续出台实施政府间气候变化委员会在2018年10月8日发布特别报告提出将全球变暖限制在15C需要在土地能源工业等方面加速转型到2050年左右达到净零排放切实到各国的数据中心的低碳政策美国政府通过DCOI数据中心优化倡议等举措以整合和关闭数据中心设定数据中心PUE及服务器使用率具体标准等方式实现了数据中心PUE从平均20以上下降到近一半大型数据中心达到15甚至14以下新加坡发布的绿色数据中心技术路线图提出提高冷却设备效率IT设备温湿度耐受能力数据中心的资源调度和负荷分配集成优化能力等建议欧盟通过2020年欧盟数据中心能源效率行为准则的最佳实践指南和欧洲数据中心能源效率现状白皮书进一步细化和规范了数据中心PUESUEDCiE等绿色指标表7全球主要国家承诺于2050年及之前完成国家层面的碳中和计划序号国家碳中和时间点年份1美国20502欧盟20503英国20504日本20505韩国20506奥地利20407加拿大20508法国20509芬兰203510德国205011新西兰205012南非205013瑞典204514乌拉圭2030资料来源低碳数据中心发展白皮书2021开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1832北交所首次覆盖报告为推动行业规范和快速发展国家工信部等部门相继发布数据中心指导政策2021年11月国家发改委联合网信办工信部能源局共同发布贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案指出坚持集约化绿色化智能化建设加快节能低碳技术的研发推广支持技术创新和模式创新全国新建大型超大型数据中心平均电能利用效率降到13以下国家枢纽节点进一步降到125以下绿色低碳等级达到4A级以上图292021年11月国家发改委指出全国新大型数据中心及以上PUE降到13以下资料来源工信部发改委国务院开源证券研究所在工信部国务院等部门的倡导下全国地方政府出台政策引导数据中心绿色发展东部地区部分2021年4月北京市发布北京市数据中心统筹发展实施方案2021-2023年指出关闭一批功能落后数据中心整合一批规模分散的数据中心改造一批高耗低效数据中心新建一批新型计算中心和人工智能算力中心及边缘计算中心新建云数据中心PUE不高于13等2020年5月上海市发布上海市推进新型基础设施建设行动方案2020-2022年提出新增数据中心PUE不超过13建设E级高性能数据中心西部地区部分2021年10月宁夏自治区编制全国一体化算力网络国家枢纽节点宁夏建设方案提出打造一集群三基地一数谷的总体定位即全国一流绿色数据中心集群国家东数西算示范基地网络安全暨信息技术创新开发基地国家级数据供应链培育基地西部数谷并提出十四五期间宁夏自治区枢纽节点规模为72万个机柜服务器上架率大于85平均PUE值小于12数据中心可再生能源使用率大于65自主可控率大于90表8全国各地政府响应双碳目标相继发布数据中心低碳政策区域省市部门年份倡导政策数据解读全国新建大型超大型数据中心平均电国家贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和5G等新发改委2021能利用效率降到13以下国家枢纽节点层面型基础设施绿色高质量发展实施方案进一步降到125以下北京市2021北京市数据中心统筹发展实施方案2021-2023年新建云数据中心PUE不高于13东部上海市2020上海市推进新型基础设施建设行动方案2020-2022年新增数据中心PUE不超过13地区广东省2020广东省5G基站和数据中心总体布局规划2021-2025年新增数据中心PUE不超过13西部贵州省2018贵州省数据中心绿色化专项行动方案新建数据中心PUE低于14地区内蒙古自治区2019内蒙古自治区人民政府关于推进数字经济发展的意见-请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1932北交所首次覆盖报告区域省市部门年份倡导政策数据解读甘肃省2020甘肃省上云用数赋智行动方案20202025年-宁夏自治区2021全国一体化算力网络国家枢纽节点宁夏建设方案十四五期间平均PUE值小于12资料来源国家发改委国家信息中心等碳达峰碳中和背景下数据中心绿色高质量发展研究报告2022开源证券研究所24市场空间预计2025年我国液冷数据中心基础设施市场规模达245亿元数据中心是促进5G人工智能云计算等新一代数字技术发展的数据中枢和算力载体对于我国经济增长与未来发展具有重要推动作用随着5G时代的到来云计算等技术的发展数据中心行业将迎来较大机遇预计2025年中国液冷数据中心基础设施市场规模可达2453亿元近年来随着液冷数据中心技术设施商业化进程加快以及市场需求高涨液冷数据中心及基础设施市场规模将保持持续增长据赛迪顾问预测中国液冷数据中心市场规模将由2019年的2609亿元增长至2025年的12832亿元中国液冷数据中心基础设施市场规模将由2019年的647亿元增长至2025年的2453亿元图302025E中国液冷数据中心市场规模达1283亿元图312025E中国液冷数据中心产品规模可达245亿元市场规模亿元市场规模亿元140012832300245312002509588100019322007519800153556561501227600449898736581007974002609647200500020192020E2021E2022E2023E2024E2025E20192020E2021E2022E2023E2024E2025E数据来源赛迪顾问中国液冷数据中心发展白皮书2020数据来源赛迪顾问中国液冷数据中心发展白皮书2020开源证券研究所开源证券研究所细分市场来看预计浸没式液冷数据中心基础设施占比将持续扩大2019年冷板式液冷数据中心基础设施和浸没式液冷数据中心基础设施占比分别为8218冷板式液冷技术发展较早目前冷板式液冷数据中心产品在市场上占比较高但浸没式液冷是直接接触的制冷方式相较于冷板式液冷更大程度上利用液体的比热容特点制冷效率更高可以更有效降低数据中心PUE未来浸没式液冷数据中心基础设施将会占据更多市场据赛迪顾问预测2025年浸没式液冷数据中心基础设施占比将提升至41请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明2032