吳憨子：一篇入門IDC數據中心用溫度傳感器

一

3組圖入門IDC基礎

第1組圖：IDC (數據中心) 概念

數據中心是一個集中存儲、計算數據的地方，主要為互聯網基礎服務提供商提供服務。它需要配備高速互聯網接入帶寬、高性能服務器以及可靠的機房環境等硬件和服務。隨著互聯網和云計算的快速發展，IDC服務行業正迎來前所未有的發展機遇。目前，IDC增值業務的營收已經超過了IDC基礎服務。數據中心不僅僅是簡單的服務器集合，因為服務器對環境和物理安全都有相同的要求，所以將它們集合在數據中心中維護可以降低成本。

（IDC 數據中心業務)

數據中心并不僅是服務器的簡單集合， 由于服務器具有相同的對 環境的要求以及物理安全上的需求， 采用數據中心的集合方式加以維護有望降低維護成本。

（數據中心示意圖）

第2組圖：IDC 產業鏈圖譜

第3組圖：IDC 行業正時機

1.需求要素

需求要素是 IDC 行業興盛的基礎：云計算已成為 IDC 行業發展的最大驅動力，5G 新應用、人工智能助力云計算二次成長。云計算已經成為 IDC 行業發展的最大驅動力。

（IDC 行業需求要素）

全球數據急劇增長， 云計算市場空間打開。

中國信通院數據顯示，到2023 年，我國云計算市場規模將達3754 元，基本保持 27%以上同比增速。5G建設適度超前逐步實現在各行各業的應用，全面賦能行業發展，實現從“能用”到“好用” 的跨越。據中國移動預測到2025年全球物聯網連接數將達 300 億個，約為當前4倍。

2.人工智能助力云計算

5G 新應用、人工智能助力云計算二次成長。移動互聯網的發展和電商的發展是國內云計算第一階段成長的主要驅動力， 5G商用拉開帷幕，5G 新應用、人工智能、 自動駕駛等有望助力云計算迎來二輪增長。

（ 云計算成長驅動力示意圖）

（流量與算力剪刀差擴大有望加速 IDC 行業需求提升）

Statista 預測， 2023年人工智能全球市場規模將達530億美元，2020~2033年復合增速為 48. 16%。自動駕駛方面據Gartner預測，2023 年全球自動駕駛車輛的出貨 量將達到42.6萬量，2020~2023年復合增速為 41.26%。

（建設周期使得 IDC 行業的投資領先于云計算發展）

據思科白皮書預測：到2025年全球數據圈每年規模將達到175ZB，全球IDC流量將到達20.6ZB。

3.5G 商業化，增長數據中心需求：

縱觀5G的三大應用場景，從時間線上來看，5G 初期主要以 eMBB (大帶寬) 業務為主， 中后期 uRLLC (超低時延+高可靠) 與 mMTC (大規模連接) 業務將逐步實現規模應用。

（5G三大應用場景+5G 主攻方向是行業應用）

受益于 5G 技術逐漸成熟，下游應用內容持續拓展(4K、云游戲、VR 、物聯網等) ，5G 流量增長將產生更多大型數據中心及邊緣小型數據中心部署需求。

隨著 5G 商用進程的逐步推進， 內容形式更加多元化，IaaS 和 SaaS 技術均已相對成熟，云計算全面進入“黃金時代”， IDC 服務行業的發展將迎來巨大的機遇。

（IDC 產業鏈流量傳導邏輯）

二

3組圖看清 IDC碳中和實現路徑

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， 占全社會用電總量接近2%。根據中國電子學會報告及預測，到 2030 年，我國數據總規模有可能達到4YB，機架總規模將在 2019 年基礎上增長1-2倍。

（數據中心配電系統與供配電市場規模）

供配電設備及制冷設備占數據中心總能耗的 50% ，成為節能主要突破點。數據中心的能 耗部分主要包括 IT 設備、制冷系統、供配電系統、照明系統及其他設施。

從各個環節的能耗占比來看， IT設備和制冷系統分別占據數據中心總能耗的 40%，供配電系統占總能耗的10% 。IT設備主要是指服務器、網絡等負責 進行信息交換、存儲的設備，其功耗與性能正相關，難以下降。因此降低配供電系統以及 制冷設備的能耗則成為了數據中心節能、提升效率的關鍵。

第2組圖：用電方式轉型路徑

1.購買綠電(風、光、水) 或購買綠證：

IDC綠色轉型路徑(一)

2.通過高效的設備能夠有效降低各個環節的能耗水平(降低PUE) ：

IDC綠色轉型路徑(二)

3.其他自行發電及用電方式對比(定性+定量)：

不同發電可行性分析(定性+定量)

在數據中心電源側儲能主要作為電力負荷補充手段和峰谷電價調節手段， 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，儲能普及度有望進一步提升。

IDC&能源產業鏈梳理

第3組圖：高效溫控系統為降低PUE關鍵因素

（碳中和對數據中心要求）

根據 Knowledge 數據， 全球數據中心機柜平均功率密度為 8.2KW，隨數據量和算力 的提升，功率密度將持續增長。

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

（數據中心耗能分布( PUE=1.5)

（數據中心耗能分布( PUE=1.3)

政策管控趨嚴，高效溫控系統為降低 PUE 的關鍵因素。隨著熱密度、功率高密度、超大規模的大型 IDC 中對 PUE 要求高的占比提高，采用低耗能 的 IT 設備、溫控系統成為降低 PUE 指標的關鍵突破口，溫控方案決定了整體架構和 能效水平，使相關優質設備的市場需求釋放， 且低耗能設備相關技術水平等要求較高，價格高于普通設備，行業有望進入“量價齊升”階段，傳統的風冷已經無法達到所需的散熱能力。

三

與溫度傳感器

溫控系統是數據中心中重要的設備之一，成本約占數據中心建設成本的16.7%。隨著新建數據中心的不斷增多，溫控系統需求也在不斷增長。同時，老舊基礎設施的改造升級也成為了數據中心行業的重點，特別是對于效益差、能耗高的小散數據中心，加快改造以提升效能已經成為刻不容緩的任務。新型機房精密空調、液冷等創新液冷方案的應用，也將進一步提升溫控系統的價值。

數據中心行業也在推動采用機柜模塊化等節能技術模式，溫控廠商積極產業鏈延伸拓展至模塊化機柜領域，以進一步提升產品價值。特普生溫度傳感器專家曾老師表示：特普生為IDC數據中心提供溫控設備的溫度采集產品方案。特普生的NTC熱敏電阻、溫度傳感器是溫控設備的重要供應商之一。

1、從產業鏈角度說溫度傳感器在IDC數據中心的應用

數據中心產業鏈包括上游基礎設施提供商、中游數據中心及云計算服務商、下游終端客戶。

（IDC 產業鏈圖譜）

1-1.上游基礎設施如何用溫度傳感器

溫控設備提供商：譬如英維克、 申菱環境、佳力圖、高瀾股份、黑牡丹、網宿科技、 依米康，溫控系統能耗占數據中心非 IT 能耗的 80%，溫控系統的能耗是 PUE 是否能降低到合理水平的關鍵因素之一。

1）散熱制冷：空氣冷卻系統、液體冷卻系統用溫度傳感器。

（特普生-風冷溫度傳感器）

（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電機組冷卻液系統和燃油系統中，均有應用。

（特普生-配電柜溫度傳感器）

3）IT及網絡設備：“監控交換機各個硬件，比如芯片溫度、扣板溫度等，都設置溫度傳感器，并取最高值就行”。特普生曾老師說，“溫度監控對服務器很重要，應對不同環境、平衡機架密度、停電預防。機架外/室內溫度傳感器，非常適合檢測不同環境溫度，提供機架的特定溫度映射。機架內溫度傳感器，可以獲得CPU、GPU、入口、出口溫度的準確讀數?！?/p>

（光纖通信設備）

1-2.中游數據中心及云計算服務商如何用溫度傳感器

中游數據中心及云計算服務商所需溫控管理方案，主要有兩個方向：一個是這些數據中心所配置的全系列產品（上面圖文）所需要的溫度傳感器、產品及方案，一個是這些數據中心室內環境所需要的專用空調、液冷風冷設備所需要的溫度傳感器。

1）IDC運營商：“東數西算”工程強化能源配套機制，將降低 IDC 用電成本。鼓勵各地區結合布局導向， 探索優化能耗政策， 在區域范圍內探索跨省能耗和效益分擔共享合作，有望緩解存 在的能耗緊張情況，有利于 IDC 運營商及時、充分完成交付、滿足客戶需求， 提升收入規模。數據中心建設主體原則上為數據中心相關行業骨干企業。我們主要關注電信運營商、 有客戶優勢和先發優勢的IDC 營商。

2）三大運營商數據中心資源儲備規模業內領先：截至 2021 年中報， 中國電信對外服務機架 43 萬個，中國移動可用機架 37.2萬個，中國聯通機架數31萬個，在樞紐節點均有 所布局， 此外三大運營商顯著的云網融合、安全可靠優勢， 在數字經濟發展大背景下， 運營商均發力轉型信息通信服務商，我們判斷未來三大運營商會成為“東數西算”中重要的參與力量。

3）電力設備提供商：電力設備環節約占建設成本 55.6%，也直接受益數據中心建設拉動， 隨著數據中心集 約綠色建設要求提升，數據中心供電架構也推出高壓直流電源HVDC、巴拿馬電源等新 的供電技術方案，同時電力設備廠商也積極產業鏈延伸拓展至模塊化機柜領域，進一步提 升產品價值量。

4）云網融合提供商：如中國移動、中國電信、中國聯通、紫光股份等。

《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》中要求，對集群和城區內 部的數據中心進行一體化調度， 支持在公有云、行業云等領域開展多云管理服務， 加強多云之間、云和數據中心之間、云和網絡之間的一體化資源調度。

5）IT 設備/光模塊：如服務器/交換機廠商中興通訊、紫光股份、星網銳捷等。光模塊廠商中際旭創、新易盛、 華工科技、光迅科技、 天孚通信、中瓷電子等。服務器、交換機、光模塊等環節拉動更多和數據中心實際上架情況相關，此次國家發 改委等部門同意啟動建設樞紐節點復函中明確要求數據中心平均上架率不低于 65%，在數字經濟等帶動下，預計上架率也將穩步提升，帶動服務器、交換機、光模塊等環節增長。

6）自主可控與安全：如海量數據、 中科曙光、迪普科技、中興通訊、紫光股份等?！度珖惑w化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》中要求，推動核心技術突 破，提升大數據全產業鏈自主創新能力；確保網絡數據安全，同步規劃、同步建設、同步使用安全技術措施。

2、從IDC綠色轉型（降低PUE)角度說溫度傳感器在IDC數據中心的應用

通過高效的設備能夠有效降低各個環節的能耗水平(降低PUE) ：

（IDC綠色轉型路徑(二)）

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

其他自行發電及用電方式對比(定性+定量)：

（不同發電可行性分析(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，溫度傳感器應用非常廣泛。光伏上中游，針對單晶硅生產中冷卻水的流量和溫度如何可靠檢測的問題，就應用到了熱電偶等溫度監測產品。

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，主要用于采集其運行狀態信息及其內部溫度信息發送給上位機，實現對光伏匯流箱運行狀態監控。

（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、暴風雨等惡劣環境，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，譬如逆變器內部出現溫度過高情況時，使逆變器停止運行或降額輸出，以保護設備的穩定運行。

作者簡介

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

審核編輯黃宇