典型的电池热管理液冷技术及相关公司:实现高效电池温度控制的创新解决方案调查
0 2023-12-01

液冷主要指的是利用液体替代空气,带走CPU、芯片组、内存条以及扩展卡等发热器件运行时产生的热量。

液冷能够为数据中心中的IT设备散热制冷,实现数据中心正常运行。数据中心(DataCenter,简称DC),即为集中放置的电子信息设备提供运行环境的建筑场所,包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区等。作为人工智能、5G、云计算、工业互联网的底层算力基础设施,数据中心的价值大幅凸显。组成数据中心的基础设施包括服务器、光模块等IT设备及电源、制冷、机柜等非IT设备。制冷系统是数据中心基础设施的重要组件。数据中心中IT设备的核心器件为半导体器件,IT设备运行将会持续发热,因此需要制冷系统进行散热制冷以保证数据中心内部环境的稳定,实现数据中心的正常运行。其中制冷系统采用的冷却技术就包含液冷冷却。

目前比较常见的液冷技术,一般采取冷板式、浸没式和喷淋式等技术方式。

液冷技术分类总览

来源:IDC圈

1,冷板式液冷:冷板式液冷采用微通道强化换热技术具有极高的散热性能。它通过将冷却液流经与设备直接接触的金属冷板,从而将热量传导到冷却液中。优点是安装简便、体积小巧,散热效率较高,对现有服务器芯片组件及附属部件改动量较小,可操作性更强,目前成熟度最高、应用最广泛。缺点:在于需要定期维护,以确保冷却液流通畅,且可能需要针对不同设备定制冷板,使得成本升高。冷板式液冷系统部件拆分图:

应用领域:目前在军用雷达、高密度数据中心、高性能电脑、动力电池以及高功率LED 散热领域均有应用,是解决大功耗设备部署、提升能效、降低制冷运行费用、降低TCO 的有效应用方案。

目前采用冷板式液冷技术的主要代表性公司有浪潮信息、中科曙光、英维克、高澜股份、申菱环境等。

2,浸没式液冷浸没式液冷技术通过浸没发热器件,使得器件与液体直接接触,进而进行热交换。其中,冷却液为数据中心的换热介质,具有高绝缘、低黏度以及超强的兼容特性,是浸没式液冷技术的主要媒介。其优点是可以实现全面散热,适用于高功率密度设备,且具有较低的噪音水平。浸没式液冷的缺点在于安装和维护相对复杂,需要考虑设备的防水性能,以及冷却液的清洁和替换。浸没式液冷示意图:来源:中科曙光采用浸没式液冷技术的主要代表性公司有中科曙光、依米康、英维克、高澜股份、申菱环境等。
3,喷淋式液冷通过在设备表面喷洒冷却液进行散热。其优点是安装简单,且可根据设备的实际热量分布进行定向冷却。喷淋式液冷的缺点;一是冷却效果可能受到空气流动的影响,且可能导致冷却液的浪费。二是改造成本高,现阶段落地应用较少。喷淋式液冷系统主要由冷却塔、CDU、一次侧& 二次侧液冷管路、冷却介质和喷淋式液冷机柜组成;其中喷淋式液冷机柜通常包含管路系统、布液系统、喷淋模块、回液系统等。喷淋式液冷示意图:来源:中兴通讯《液冷技术白皮书》采用喷淋式液冷技术的代表性公司有中国长城,其曾推出我国首台国产化喷淋式液冷服务器。

液冷技术相关公司


1,英维克国内精密温控龙头端到端全链条液冷布局公司深耕精密温控领域产品矩阵丰富机房与机柜温控份额领先历史十年总体营收与归母净利润复合 增速均在 45%业绩较为稳健公司已初步形成基于统一技术和业务平台的汇集多个专业细分领域的业务布局兼具差异化门槛与规模效应双重优势公司于 2018 年收购上海科泰成功新增轨道交通列车空调业务线增厚公司经营业绩发布端到端的全链条液冷解决方案22 年液冷收入同比增长四倍2021 年英维克发布全链条液冷解决方案并实现单机柜 200 千瓦批量交付2022 年英维克发布包括 cool inside 在内的全链条液冷六大集成交付方案包括冷板液冷浸没液冷等多种技术可 用于大型中型小型等各类数据中心应用场景截至 23 年 3 月已实现 500MW 交付得益于液冷需求的快速增长及公司在液冷的全链条平台优势来自数据中心机房及算力设备的液冷技术相关营业收入在 22 年约为 21 年度的 5 倍左右2,中兴通讯算网龙头推出 ICT 液冷一体化方案2022 年中兴通讯服务器及存储营业收入百亿元同比增长近 80%在中国服务器市场份额 5.3%位列第五在电信行业公司服务器及存储产品发货量蝉联第一据通信产业网 统计 2022 年三大运营商发布的服务器相关招标公告公司市场份额超过 25%是三大运营商的主流供应商公司推出 ICT 液冷一体化解决方案最新发布 G5 系列服务器支持液冷散热随着对技术不断的积累和创新公司已将液冷技术应用到通讯领域完成单板级插箱级机柜级机房级四个不同维度的液冷技术攻关并推出 ICT 液冷一体化解决方案实现 DC 液冷数据中心机房IT 液冷服务器设备CT 液冷路由交换设备一体化集成开发此外最新发布 G5 系列服务器产品支持液冷散热采用最新的英特尔®至强®第四代可扩展处理器双路最大支持 120 核具备高密度算力和异构算力将提供更加强劲的算力支撑3,浪潮信息服务器龙头战略发展All in 液冷根据 Gartner 和 IDC 数据1H22 公司服务器出货量位居全球第二中国第一AI 服务器市占率 20.9%多节点服务器市占率 13.1%长期保持全球第一边缘服务器以 53.1%的市占率持续领跑国内市场22 年公司发布全栈液冷产品实现通用服务器高密度服务器整机柜服务器AI 服务器四大系列全线产品均支持冷板式液冷并提供液冷数据中心全生命周期整体解决方案目前天池液冷基地年服务器产能超 10 万台与京东云联合发布天枢液冷整机柜服务器实现散热效率提升 50%能耗降低 40%以上已在京东云数据中心实现规模化部署4,中科曙光超算龙头铸就数据中心液冷领军中科曙光是国内超算龙头曙光星云赋能多地智算超算中心建设在全国建设运营 50 多个云计算数据中心中科曙光 2011 年投入液冷研发2015 年上线第一批商用冷板式液冷设备其提出的浸没相变液冷技术可使 PUE 最低降至 1.04相比传统风冷 数据中心能效比提升 30%孵化出的子公司曙光数创是国内服务器液冷领军企业22 年 IPO 募集资金近 2.3 亿元用于液冷数据中心产品升级及产业化研发项目曙光数创专注数据中心高效冷毛利率 40%+行业领先公司主要产品分为浸没相变液冷冷板液冷以及模块化数据中心三大类历史五年收入 CAGR 达 35.5%22 年收入 5.2 亿元公司浸没式优势显著贡献近八成收入未来冷板式将逐步放量贡献收入增速5,富信科技解决方案覆盖全产业链高端 TEC 逐步国产替代富信科技重点布局高端 TEC 半导体制冷片TEC 利用半导体材料的 Peltier 效应当直 流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时在电偶的两端即可分别吸收热量和放出 热量从而实现制冷TEC 主要运用在芯片水冷液循环散热架构通过连接管连通形成 封闭回路冷却液吸收发热芯片的热量后通过水泵和软管流入制冷散热单元通过风 冷水排水泵和 TEC 制冷进行散热而后循环达到散热效果半导体制冷器发展高端路线加速国产替代进程受贸易战影响富信科技布局 TEC 高端产品内生优势来自富信科技积累的 TEC 材料的技术研究外部驱动来自头部企业进行行业评估后对于富信科技的国产替代指定目前富信科技已经成立高端器件公司产品基本对标与国际前端企业到 2023 年基本完成国产替代的技术攻关6,中石科技热管理解决方案产品丰富跻身清洁能源赛道依托电子设备热管理技术切入清洁能源领域一方面中石科技将借助在消费电子和 通信设备行业积累的热管理能力主要面向智能汽车上游企业涵盖感知控制通讯 系统制造业主要服务产品包括芯片雷达等)中游企业包括执行系统制造业主要产 品包括智能中控屏等随着车规级芯片算力飙升现有车辆运算平台基本都在百瓦甚至千瓦级运行状态衍生出功耗散热电磁兼容与质量等多重挑战在当前汽车形态与 车辆环境下如采用水冷散热方案功耗最高需控制在 300-400 瓦与 5G 手机十几瓦 的峰值功耗相比汽车热管理问题更为突出另一方面光伏发电风力发电及储能行 业的大发展催生了大量热管理功能解决方案热模组导热界面材料等的需求中石科技也将从中充分受益。



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