吳憨子：一篇入門IDC數(shù)據(jù)中心用溫度傳感器

一

3組圖入門IDC基礎(chǔ)

第1組圖：IDC (數(shù)據(jù)中心) 概念

數(shù)據(jù)中心是一個集中存儲、計算數(shù)據(jù)的地方，主要為互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)服務(wù)提供商提供服務(wù)。它需要配備高速互聯(lián)網(wǎng)接入帶寬、高性能服務(wù)器以及可靠的機(jī)房環(huán)境等硬件和服務(wù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)和云計算的快速發(fā)展，IDC服務(wù)行業(yè)正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。目前，IDC增值業(yè)務(wù)的營收已經(jīng)超過了IDC基礎(chǔ)服務(wù)。數(shù)據(jù)中心不僅僅是簡單的服務(wù)器集合，因為服務(wù)器對環(huán)境和物理安全都有相同的要求，所以將它們集合在數(shù)據(jù)中心中維護(hù)可以降低成本。

（IDC 數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù))

數(shù)據(jù)中心并不僅是服務(wù)器的簡單集合， 由于服務(wù)器具有相同的對 環(huán)境的要求以及物理安全上的需求， 采用數(shù)據(jù)中心的集合方式加以維護(hù)有望降低維護(hù)成本。

（數(shù)據(jù)中心示意圖）

第2組圖：IDC 產(chǎn)業(yè)鏈圖譜

第3組圖：IDC 行業(yè)正時機(jī)

1.需求要素

需求要素是 IDC 行業(yè)興盛的基礎(chǔ)：云計算已成為 IDC 行業(yè)發(fā)展的最大驅(qū)動力，5G 新應(yīng)用、人工智能助力云計算二次成長。云計算已經(jīng)成為 IDC 行業(yè)發(fā)展的最大驅(qū)動力。

（IDC 行業(yè)需求要素）

全球數(shù)據(jù)急劇增長， 云計算市場空間打開。

中國信通院數(shù)據(jù)顯示，到2023 年，我國云計算市場規(guī)模將達(dá)3754 元，基本保持 27%以上同比增速。5G建設(shè)適度超前逐步實現(xiàn)在各行各業(yè)的應(yīng)用，全面賦能行業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)從“能用”到“好用” 的跨越。據(jù)中國移動預(yù)測到2025年全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將達(dá) 300 億個，約為當(dāng)前4倍。

2.人工智能助力云計算

5G 新應(yīng)用、人工智能助力云計算二次成長。移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和電商的發(fā)展是國內(nèi)云計算第一階段成長的主要驅(qū)動力， 5G商用拉開帷幕，5G 新應(yīng)用、人工智能、 自動駕駛等有望助力云計算迎來二輪增長。

（ 云計算成長驅(qū)動力示意圖）

（流量與算力剪刀差擴(kuò)大有望加速 IDC 行業(yè)需求提升）

Statista 預(yù)測， 2023年人工智能全球市場規(guī)模將達(dá)530億美元，2020~2033年復(fù)合增速為 48. 16%。自動駕駛方面據(jù)Gartner預(yù)測，2023 年全球自動駕駛車輛的出貨 量將達(dá)到42.6萬量，2020~2023年復(fù)合增速為 41.26%。

（建設(shè)周期使得 IDC 行業(yè)的投資領(lǐng)先于云計算發(fā)展）

據(jù)思科白皮書預(yù)測：到2025年全球數(shù)據(jù)圈每年規(guī)模將達(dá)到175ZB，全球IDC流量將到達(dá)20.6ZB。

3.5G 商業(yè)化，增長數(shù)據(jù)中心需求：

縱觀5G的三大應(yīng)用場景，從時間線上來看，5G 初期主要以 eMBB (大帶寬) 業(yè)務(wù)為主， 中后期 uRLLC (超低時延+高可靠) 與 mMTC (大規(guī)模連接) 業(yè)務(wù)將逐步實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。

（5G三大應(yīng)用場景+5G 主攻方向是行業(yè)應(yīng)用）

受益于 5G 技術(shù)逐漸成熟，下游應(yīng)用內(nèi)容持續(xù)拓展(4K、云游戲、VR 、物聯(lián)網(wǎng)等) ，5G 流量增長將產(chǎn)生更多大型數(shù)據(jù)中心及邊緣小型數(shù)據(jù)中心部署需求。

隨著 5G 商用進(jìn)程的逐步推進(jìn)， 內(nèi)容形式更加多元化，IaaS 和 SaaS 技術(shù)均已相對成熟，云計算全面進(jìn)入“黃金時代”， IDC 服務(wù)行業(yè)的發(fā)展將迎來巨大的機(jī)遇。

（IDC 產(chǎn)業(yè)鏈流量傳導(dǎo)邏輯）

二

3組圖看清 IDC碳中和實現(xiàn)路徑

第1組圖：IDC成本=Capex+Opex，較大資本開支投入+較高電力成本。

IDC作為高耗能企業(yè)， 占全社會用電總量接近2%。根據(jù)中國電子學(xué)會報告及預(yù)測，到 2030 年，我國數(shù)據(jù)總規(guī)模有可能達(dá)到4YB，機(jī)架總規(guī)模將在 2019 年基礎(chǔ)上增長1-2倍。

（數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)與供配電市場規(guī)模）

供配電設(shè)備及制冷設(shè)備占數(shù)據(jù)中心總能耗的 50% ，成為節(jié)能主要突破點(diǎn)。數(shù)據(jù)中心的能 耗部分主要包括 IT 設(shè)備、制冷系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及其他設(shè)施。

從各個環(huán)節(jié)的能耗占比來看， IT設(shè)備和制冷系統(tǒng)分別占據(jù)數(shù)據(jù)中心總能耗的 40%，供配電系統(tǒng)占總能耗的10% 。IT設(shè)備主要是指服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等負(fù)責(zé) 進(jìn)行信息交換、存儲的設(shè)備，其功耗與性能正相關(guān)，難以下降。因此降低配供電系統(tǒng)以及 制冷設(shè)備的能耗則成為了數(shù)據(jù)中心節(jié)能、提升效率的關(guān)鍵。

第2組圖：用電方式轉(zhuǎn)型路徑

1.購買綠電(風(fēng)、光、水) 或購買綠證：

IDC綠色轉(zhuǎn)型路徑(一)

2.通過高效的設(shè)備能夠有效降低各個環(huán)節(jié)的能耗水平(降低PUE) ：

IDC綠色轉(zhuǎn)型路徑(二)

3.其他自行發(fā)電及用電方式對比(定性+定量)：

不同發(fā)電可行性分析(定性+定量)

在數(shù)據(jù)中心電源側(cè)儲能主要作為電力負(fù)荷補(bǔ)充手段和峰谷電價調(diào)節(jié)手段， 成本仍然是主要的考慮因素(按照目前儲能價格測算， 峰谷電差1元地區(qū)投資回收期約3.5年) ，隨著未來電池成本的下降，儲能普及度有望進(jìn)一步提升。

IDC&能源產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/p>

第3組圖：高效溫控系統(tǒng)為降低PUE關(guān)鍵因素

（碳中和對數(shù)據(jù)中心要求）

根據(jù) Knowledge 數(shù)據(jù)， 全球數(shù)據(jù)中心機(jī)柜平均功率密度為 8.2KW，隨數(shù)據(jù)量和算力 的提升，功率密度將持續(xù)增長。

據(jù) IDC 圈資料顯示，我國數(shù)據(jù)中心能耗 85%在 PUE1.5 至 2 之間，在用超大型數(shù)據(jù)中心平均 PUE1.63，大型數(shù)據(jù)中心平均 1.54 ，較往年呈 下降趨勢，預(yù)計到 2025 年我國數(shù)據(jù)中心能耗將增長至 3952 億千瓦時， 占全社會用 電比例 4.1%。而數(shù)據(jù)中心運(yùn)行能耗約有 25%-40%用于制冷，高效的散熱方式成為解 決能耗問題的重點(diǎn)， 直接影響到數(shù)據(jù)中心整體效率和 PUE 值。

（數(shù)據(jù)中心耗能分布( PUE=1.5)

（數(shù)據(jù)中心耗能分布( PUE=1.3)

政策管控趨嚴(yán)，高效溫控系統(tǒng)為降低 PUE 的關(guān)鍵因素。隨著熱密度、功率高密度、超大規(guī)模的大型 IDC 中對 PUE 要求高的占比提高，采用低耗能 的 IT 設(shè)備、溫控系統(tǒng)成為降低 PUE 指標(biāo)的關(guān)鍵突破口，溫控方案決定了整體架構(gòu)和 能效水平，使相關(guān)優(yōu)質(zhì)設(shè)備的市場需求釋放， 且低耗能設(shè)備相關(guān)技術(shù)水平等要求較高，價格高于普通設(shè)備，行業(yè)有望進(jìn)入“量價齊升”階段，傳統(tǒng)的風(fēng)冷已經(jīng)無法達(dá)到所需的散熱能力。

三

與溫度傳感器

溫控系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心中重要的設(shè)備之一，成本約占數(shù)據(jù)中心建設(shè)成本的16.7%。隨著新建數(shù)據(jù)中心的不斷增多，溫控系統(tǒng)需求也在不斷增長。同時，老舊基礎(chǔ)設(shè)施的改造升級也成為了數(shù)據(jù)中心行業(yè)的重點(diǎn)，特別是對于效益差、能耗高的小散數(shù)據(jù)中心，加快改造以提升效能已經(jīng)成為刻不容緩的任務(wù)。新型機(jī)房精密空調(diào)、液冷等創(chuàng)新液冷方案的應(yīng)用，也將進(jìn)一步提升溫控系統(tǒng)的價值。

數(shù)據(jù)中心行業(yè)也在推動采用機(jī)柜模塊化等節(jié)能技術(shù)模式，溫控廠商積極產(chǎn)業(yè)鏈延伸拓展至模塊化機(jī)柜領(lǐng)域，以進(jìn)一步提升產(chǎn)品價值。特普生溫度傳感器專家曾老師表示：特普生為IDC數(shù)據(jù)中心提供溫控設(shè)備的溫度采集產(chǎn)品方案。特普生的NTC熱敏電阻、溫度傳感器是溫控設(shè)備的重要供應(yīng)商之一。

1、從產(chǎn)業(yè)鏈角度說溫度傳感器在IDC數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈包括上游基礎(chǔ)設(shè)施提供商、中游數(shù)據(jù)中心及云計算服務(wù)商、下游終端客戶。

（IDC 產(chǎn)業(yè)鏈圖譜）

1-1.上游基礎(chǔ)設(shè)施如何用溫度傳感器

溫控設(shè)備提供商：譬如英維克、 申菱環(huán)境、佳力圖、高瀾股份、黑牡丹、網(wǎng)宿科技、 依米康，溫控系統(tǒng)能耗占數(shù)據(jù)中心非 IT 能耗的 80%，溫控系統(tǒng)的能耗是 PUE 是否能降低到合理水平的關(guān)鍵因素之一。

1）散熱制冷：空氣冷卻系統(tǒng)、液體冷卻系統(tǒng)用溫度傳感器。

（特普生-風(fēng)冷溫度傳感器）

（特普生-液冷溫度傳感器）

2）供配電：配電柜用到溫度傳感器、機(jī)器溫控器與溫濕度傳感器。變壓器用到溫度控制器、變壓測溫傳感器。溫度傳感器在柴油發(fā)電機(jī)組冷卻液系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)中，均有應(yīng)用。

（特普生-配電柜溫度傳感器）

3）IT及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：“監(jiān)控交換機(jī)各個硬件，比如芯片溫度、扣板溫度等，都設(shè)置溫度傳感器，并取最高值就行”。特普生曾老師說，“溫度監(jiān)控對服務(wù)器很重要，應(yīng)對不同環(huán)境、平衡機(jī)架密度、停電預(yù)防。機(jī)架外/室內(nèi)溫度傳感器，非常適合檢測不同環(huán)境溫度，提供機(jī)架的特定溫度映射。機(jī)架內(nèi)溫度傳感器，可以獲得CPU、GPU、入口、出口溫度的準(zhǔn)確讀數(shù)。”

（光纖通信設(shè)備）

1-2.中游數(shù)據(jù)中心及云計算服務(wù)商如何用溫度傳感器

中游數(shù)據(jù)中心及云計算服務(wù)商所需溫控管理方案，主要有兩個方向：一個是這些數(shù)據(jù)中心所配置的全系列產(chǎn)品（上面圖文）所需要的溫度傳感器、產(chǎn)品及方案，一個是這些數(shù)據(jù)中心室內(nèi)環(huán)境所需要的專用空調(diào)、液冷風(fēng)冷設(shè)備所需要的溫度傳感器。

1）IDC運(yùn)營商：“東數(shù)西算”工程強(qiáng)化能源配套機(jī)制，將降低 IDC 用電成本。鼓勵各地區(qū)結(jié)合布局導(dǎo)向， 探索優(yōu)化能耗政策， 在區(qū)域范圍內(nèi)探索跨省能耗和效益分擔(dān)共享合作，有望緩解存 在的能耗緊張情況，有利于 IDC 運(yùn)營商及時、充分完成交付、滿足客戶需求， 提升收入規(guī)模。數(shù)據(jù)中心建設(shè)主體原則上為數(shù)據(jù)中心相關(guān)行業(yè)骨干企業(yè)。我們主要關(guān)注電信運(yùn)營商、 有客戶優(yōu)勢和先發(fā)優(yōu)勢的IDC 營商。

2）三大運(yùn)營商數(shù)據(jù)中心資源儲備規(guī)模業(yè)內(nèi)領(lǐng)先：截至 2021 年中報， 中國電信對外服務(wù)機(jī)架 43 萬個，中國移動可用機(jī)架 37.2萬個，中國聯(lián)通機(jī)架數(shù)31萬個，在樞紐節(jié)點(diǎn)均有 所布局， 此外三大運(yùn)營商顯著的云網(wǎng)融合、安全可靠優(yōu)勢， 在數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展大背景下， 運(yùn)營商均發(fā)力轉(zhuǎn)型信息通信服務(wù)商，我們判斷未來三大運(yùn)營商會成為“東數(shù)西算”中重要的參與力量。

3）電力設(shè)備提供商：電力設(shè)備環(huán)節(jié)約占建設(shè)成本 55.6%，也直接受益數(shù)據(jù)中心建設(shè)拉動， 隨著數(shù)據(jù)中心集 約綠色建設(shè)要求提升，數(shù)據(jù)中心供電架構(gòu)也推出高壓直流電源HVDC、巴拿馬電源等新 的供電技術(shù)方案，同時電力設(shè)備廠商也積極產(chǎn)業(yè)鏈延伸拓展至模塊化機(jī)柜領(lǐng)域，進(jìn)一步提 升產(chǎn)品價值量。

4）云網(wǎng)融合提供商：如中國移動、中國電信、中國聯(lián)通、紫光股份等。

《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》中要求，對集群和城區(qū)內(nèi) 部的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行一體化調(diào)度， 支持在公有云、行業(yè)云等領(lǐng)域開展多云管理服務(wù)， 加強(qiáng)多云之間、云和數(shù)據(jù)中心之間、云和網(wǎng)絡(luò)之間的一體化資源調(diào)度。

5）IT 設(shè)備/光模塊：如服務(wù)器/交換機(jī)廠商中興通訊、紫光股份、星網(wǎng)銳捷等。光模塊廠商中際旭創(chuàng)、新易盛、 華工科技、光迅科技、 天孚通信、中瓷電子等。服務(wù)器、交換機(jī)、光模塊等環(huán)節(jié)拉動更多和數(shù)據(jù)中心實際上架情況相關(guān)，此次國家發(fā) 改委等部門同意啟動建設(shè)樞紐節(jié)點(diǎn)復(fù)函中明確要求數(shù)據(jù)中心平均上架率不低于 65%，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)等帶動下，預(yù)計上架率也將穩(wěn)步提升，帶動服務(wù)器、交換機(jī)、光模塊等環(huán)節(jié)增長。

6）自主可控與安全：如海量數(shù)據(jù)、 中科曙光、迪普科技、中興通訊、紫光股份等?！度珖惑w化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》中要求，推動核心技術(shù)突 破，提升大數(shù)據(jù)全產(chǎn)業(yè)鏈自主創(chuàng)新能力；確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全，同步規(guī)劃、同步建設(shè)、同步使用安全技術(shù)措施。

2、從IDC綠色轉(zhuǎn)型（降低PUE)角度說溫度傳感器在IDC數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

通過高效的設(shè)備能夠有效降低各個環(huán)節(jié)的能耗水平(降低PUE) ：

（IDC綠色轉(zhuǎn)型路徑(二)）

依據(jù)本文前面所述，上圖一目了然，各類高效集成產(chǎn)品（尤其高功率）、高效制冷/冷卻技術(shù)產(chǎn)品、高效IT技術(shù)、配電設(shè)備等等，無一例外，溫控方案必不可少，溫度傳感器應(yīng)用非常廣泛。

其他自行發(fā)電及用電方式對比(定性+定量)：

（不同發(fā)電可行性分析(定性+定量)）

1）“無論集中式光伏、分布式光伏，溫控方案必不可少，溫度傳感器應(yīng)用非常廣泛。光伏上中游，針對單晶硅生產(chǎn)中冷卻水的流量和溫度如何可靠檢測的問題，就應(yīng)用到了熱電偶等溫度監(jiān)測產(chǎn)品。

2）下游（氣象站）：需要少量的氣象傳感器，如溫度傳感器、傾角傳感器等等，就能夠充分覆蓋氣象站的評估需求。

3）下游（匯流箱）：NTC溫度傳感器，主要用于采集其運(yùn)行狀態(tài)信息及其內(nèi)部溫度信息發(fā)送給上位機(jī)，實現(xiàn)對光伏匯流箱運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。

（特普生-逆變器溫度傳感器）

4）下游（逆變器）：面對室外溫差變化、潮濕度、暴風(fēng)雨等惡劣環(huán)境，逆變器利用溫濕度傳感器來測量并且加以控制自身溫濕度，譬如逆變器內(nèi)部出現(xiàn)溫度過高情況時，使逆變器停止運(yùn)行或降額輸出，以保護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

作者簡介

吳憨子：傳感器應(yīng)用營銷老師。投資及擔(dān)任森霸傳感、特普生傳感應(yīng)用營銷顧問，歡迎交流傳感器應(yīng)用與投融資，微信：mckinsin

審核編輯黃宇