Markt für Flüssigkeitskühlung für Rechenzentren – Wachstum, Trends, Auswirkungen von COVID-19 und Prognosen (2022 – 2027)

Der Markt für Flüssigkeitskühlung für Rechenzentren ist nach Art der Flüssigkeitskühlungslösung (indirekte Kühlung und direkte Kühlung) und Geografie unterteilt.

Markt-Snapshot

data center liquid cooling market share
Study Period: 2020-2027
Base Year: 2021
Fastest Growing Market: Asia Pacific
Largest Market: North America
CAGR: 24.84 %
data center liquid cooling market key players

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Marktübersicht

Der Markt für Flüssigkeitskühlung von Rechenzentren wird im Prognosezeitraum (2022-2027) voraussichtlich eine CAGR von 24,84 % verzeichnen. Technologische Fortschritte haben die Flüssigkeitskühlung einfach zu warten, leicht skalierbar und erschwinglich gemacht und zu einem um mehr als 15 % reduzierten Flüssigkeitsverbrauch für Rechenzentren in eingebauten heißen und feuchten Klimazonen und 80 % in kühleren Bereichen geführt. Die für die Flüssigkeitskühlung aufgewendete Energie kann zum Heizen von Gebäuden oder Wasser wiederverwendet werden, wodurch der CO2-Fußabdruck von Klimaanlagen durch den Einsatz fortschrittlicher technischer Kühlmittel effektiv verringert wird.

Verschiedene andere Vorteile der Flüssigkeitskühlung umfassen eine höhere Kapazität im Vergleich zur Luftkühlung, die Bereitstellung der gleichen Kühlung mit viel größerem Volumen, eine geringere Gesamtkapazitätsanforderung aufgrund der direkten Anwendung von Komponenten mit hoher Leistungsdichte und eine effiziente Wärmeabfuhr. Die beim direkten Flüssigkeitskühlverfahren verwendete dielektrische Flüssigkeit absorbiert effektiv Wärme. Somit kann mehr Hardware auf kleinerem Raum eingesetzt werden, wodurch der Bedarf an zusätzlichem Raum zur Unterbringung der Hardware verringert wird.

Im Gegensatz dazu sind Anforderungen an die Anpassungsfähigkeit eine erhebliche Herausforderung für Rechenzentrumsbetreiber, die Kühlsysteme einführen möchten. Rechenzentren sind komplex, mit einem riesigen Server-Array, und sie tragen die Ungewissheit von Menge, Timing und Standort. Das Kühlen bei dieser hohen Dichte ist sehr schwierig und bringt viele unnötige Kosten mit sich. Ein typisches Kühlsystem für Rechenzentren muss standardisiert, vorgefertigt und modular sein. Es muss skalierbar und flexibel sein, um die Anforderungen des Rechenzentrums zu erfüllen. Dies ist mühsam, da Unternehmen Kosten sparen wollen und nicht bereit sind, viel für kundenspezifische High-End-Kühlsysteme auszugeben. Unternehmen sind sich nicht sicher, ob ihre derzeitigen Kühlsysteme der zukünftigen Serverlast standhalten können. Dies führt zu häufigen Infrastrukturänderungen und drängt Unternehmen, die nicht bereit sind, viel in neuere Kühlsysteme zu investieren.

Rechenzentrumsbetreiber scheuen sich vor potenziellen Verlusten durch Ausfallzeiten bei der Umstellung auf neue Kühlsysteme. Daher übersehen sie die Betriebsausgaben und verwenden weiterhin veraltete Kühlsysteme. Dieser Trend verlangsamt die Einführung neuer Technologien, die als ungetestet wahrgenommen werden.

Darüber hinaus hat der Ausbruch der COVID-19-Pandemie mehrere Volkswirtschaften in verschiedenen Sektoren erheblich belastet. Dies hat den Fokus stark in Richtung einer digitalen Wirtschaft verschoben. Aus diesem Grund tätigen die Marktteilnehmer erhebliche Investitionen. Beispielsweise hat Chinas führender Cloud-Computing-Anbieter Alibaba Cloud Milliarden in den Bau von Rechenzentren der nächsten Generation investiert, um die Anforderungen der digitalen Transformation in einer Welt nach der Pandemie zu unterstützen. Im April 2020 kündigte Alibaba Cloud an, in den nächsten drei Jahren 200 Milliarden CNY in Kerntechnologien und den Bau zukunftsweisender Rechenzentren zu investieren.

Umfang des Berichts

Flüssigkeitskühlung wird in Rechenzentren nicht nur für Mainframes und Supercomputer verwendet. Wasser und andere Flüssigkeiten transportieren Wärme erheblich besser als Luft und können auch einige der Probleme beseitigen, die mit Luftkühlungssystemen verbunden sind, insbesondere wenn die Computerdichte zunimmt, was zu einer Zunahme der Anzahl von Rechenzentren führt. Die Wärmekapazität der Flüssigkeitskühltechnik ist deutlich größer als die von Luft; Wasser ist 4.000 Mal effizienter als Luft. Im Vergleich zu luftgekühlten Standorten bietet diese Technologie eine höhere Energieeffizienz im gesamten Rechenzentrum, wobei die Rack-Dichte auf über 50 kW geschätzt wird. Die Flüssigkeitskühlung von Rechenzentren wird zunehmend verwendet, um direkte Kühlmethoden zu beschreiben, bei denen Serverkomponenten (z. B. CPUs) Flüssigkeiten ausgesetzt werden, um sie effizienter zu kühlen.

Der Markt für Flüssigkeitskühlung in Rechenzentren ist nach Art der Flüssigkeitskühlungslösung (indirekte Kühlung und direkte Kühlung) und Geografie segmentiert.

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Wichtige Markttrends

Es wird erwartet, dass die indirekte Kühlung einen erheblichen Marktanteil ausmachen wird

Indirekte oder Direkt-zu-Chip-Kühlung ist die gebräuchlichste Flüssigkeitskühlungsmethode, einschließlich Flüssigkeits-zu-Chip-, indirekter oder Direkt-zu-Chip-Kühlsystemen. Indirekte oder Liquid-to-Chip-Kühlung, auch Direct-to-Chip- oder Cold-Plate-Kühlung genannt, verwendet Kühlmittel auf einer Kühlplatte im Inneren des Servers und einen Kühlwasserkreislauf, um die Wärme nach außen zu transportieren. In der heutigen Zeit betreten Rechenzentren beispiellose rechen- und kernzählhungrige Anwendungen. Heutzutage müssen Rechenzentrumsbetreiber und -besitzer mit zunehmender Dichte umdenken, und die Herausforderung, die sich stellt, da herkömmliche Luftkühlung an ihre Grenzen stößt.

In Rechenzentren besteht eine hohe Marktnachfrage nach Umgebungen mit hoher Leistung, hoher Frequenz und intensiver Arbeitslast, Multi-Core-Computing wie künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) sowie End-to-End-Daten Center-Lösungen. Der Vorteil der neuesten Innovationen in den Bereichen indirekte oder direkte Flüssigkeitskühlung und Systemintegratorservices besteht darin, dass Eigentümer von Rechenzentren ein breites Spektrum an Anforderungen im gesamten Unternehmen erfüllen können.

Indirektes oder direktes Kühlen auf dem Chip verwendet Flüssigkeits- oder Phasenwechsel-Wärmeübertragungsmechanismen auf der exponierten hinteren Oberfläche des Siliziums des Chips. Es bietet maximale Leistung und Wärmeableitung bei minimaler Betriebstemperatur. Es ermöglicht auch, unter Betriebsbedingungen zu arbeiten, und ein Prozessor kann erheblich schneller arbeiten als ein Prozessor, der durch andere herkömmliche Mittel gekühlt wird.

Produkte mit Direct-to-Chip-Kühlung werden entwickelt und patentiert, um den Bedarf an agilen und leistungsstarken Kühltechnologien in Prozessorchips zu decken. Bei der direkten Chipkühlung werden Flüssigkeiten verwendet, die auf die Rückseite des Chips aufgetragen oder auf eine Platte neben dem Chip gesprüht werden. Im Allgemeinen ist die Verwendung von Flüssigkeit anstelle von gekühlter Luft eine sehr effektive Kühlmethode. Diese Verfahren sind jedoch im Allgemeinen teurer als Luftkühlung und müssen sorgfältig implementiert werden, um eine Beschädigung des Chips beim Kontakt mit der Flüssigkeit zu vermeiden.

Die Direct-to-Chip-Kühlung eignet sich für Nachrüstungen mit bestehenden luftgekühlten Systemen. Einige der geringfügigen Änderungen und das Hinzufügen von Schläuchen und Kühlplatten können ein Rackmount-System in eine Flüssigkeit für die Chipkühlung umwandeln. Wasser oder ein Dielektrikum können verwendet werden, und die Einrichtungen können ein Rack nach dem anderen nachrüsten. Es gäbe eine Lernkurve und einen möglichen Anstieg der Personenstunden, wenn die Mitarbeiter herausfinden, wie das neue System gewartet werden kann.

So kündigten beispielsweise Rittal, ein Anbieter von Industrielösungen und IT-Infrastruktur, und ZutaCore, ein Unternehmen für wasserlose Zweiphasen-Flüssigkeitskühlung, im April 2020 die erste HPC Direct Chip Cooling Solution mit ZutaCore an. Die Herausforderungen durch Hotspots auf Serverebene und Edge-Computing-Anforderungen bei gleichzeitiger Minderung des Risikos eines IT-Ausfalls können von Kunden nicht akzeptiert werden. Um diese Herausforderung zu meistern, müssen Kunden bewährte IT-Racks von Rittal in Kombination mit der innovativen Direct-on-Chip-Verdunstungskühlungslösung von ZutaCore verwenden.

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Nordamerika wird voraussichtlich einen dominierenden Marktanteil halten

Nordamerika ist ein Early Adopter neuerer Technologien. Die Durchdringung von vernetzten Geräten hat in der Region deutlich zugenommen. Nach Angaben der Consumer Technology Association stieg die Auslieferung vernetzter Verbrauchergeräte in den USA von 621 Millionen im Jahr 2016 auf 715 Millionen im Jahr 2018 und soll bis 2021 auf 791 Millionen steigen. Investoren in Rechenzentren investieren zunehmend in Liquid Immersion und Direct-To -Chip-Kühllösungen. Die Bedeutung von Edge-Rechenzentren wurde durch das Aufkommen von 5G-Netzwerken weltweit unterstützt, und die Vereinigten Staaten gehören zu den ersten Anwendern der Technologie. Viele Betreiber in den Vereinigten Staaten, wie EdgePresence, EdgeMicro und American Towers, haben begonnen, in diese Zentren zu investieren.

Der mobile Datenverkehr in den Vereinigten Staaten ist im Laufe der Jahre erheblich gestiegen, von 1,26 Exabyte pro Monat Datenverkehr im Jahr 2017 auf 7,75 Exabyte pro Monat Datenverkehr im Jahr 2022, wie von Cisco Systems berichtet. Laut Ericsson wird sich dieser Datenverkehr bis 2030 voraussichtlich noch verdreifachen. Somit kommt die verteilte Cloud zum Einsatz, die die geringe Latenz und die hohe Bandbreite gewährleisten kann, die für eine einfache Verbindung dieser Größenordnung erforderlich sind. Laut Energy Technology Area wird der Energieverbrauch in US-Rechenzentren voraussichtlich weiter leicht wachsen und von 2014 bis 2021 um mehr als 4 % steigen. Basierend auf aktuellen Trendschätzungen verbrauchten US-Rechenzentren im Jahr 2020 etwa 73 Milliarden kWh.

Die Vereinigten Staaten erleben ein massives Wachstum der Internetnutzung durch Menschen und Unternehmen. Das Land ist der größte Markt für den Betrieb von Rechenzentren und wächst aufgrund des höheren Datenverbrauchs der Endbenutzer weiter. Die wachsende Popularität des Internet of Things (IoT) ist ein bedeutender Treiber für den US-amerikanischen Hyperscale-Rechenzentrumsmarkt und führt zu zusätzlichen Einrichtungen, die Exabytes an Daten unterstützen können, die sowohl von Geschäftsanwendern als auch von Verbrauchern generiert werden. Im Jahr 2020 ging Switch beispielsweise eine Partnerschaft mit Dell und FedEx ein, um Edge-Rechenzentrumseinrichtungen in den Vereinigten Staaten bereitzustellen. DataBank, ein Anbieter von Colocation-Diensten, investiert rund 30 Millionen US-Dollar in EdgePresence, einen Anbieter von Edge-Rechenzentren in den Vereinigten Staaten, um Kunden-Workloads in Edge-Centern zusammenzufassen und so die Latenzzeiten bei Diensten zu reduzieren.

In Nordamerika wird die Direkt-zu-Chip-Flüssigkeitskühlung immer beliebter. Zu den Einrichtungen, die Wasser zu Kühlzwecken verwenden, gehören Wasseraufbereitungsanlagen vor Ort, die mit doppelten Rohrleitungssystemen ausgelegt sind. Viele Anbieter im Südosten und Westen der Vereinigten Staaten setzen wassergekühlte Kältemaschinen mit einem Economizer-Modus ein, um die teilweise Kühlung der Anlage durch Verwendung von Außenluft zu erleichtern.

Mit dem Ausbruch der COVID-19-Pandemie wurde der Bau mehrerer Anlagen in den Vereinigten Staaten aufgrund von Unterbrechungen der Lieferkette gestoppt. Die Zahl der identifizierten Bauprojekte für Rechenzentren betrug über 135 im Land. Im Jahr 2019 wurden rund 95 Projekte in Betrieb genommen, und die Pandemie wirkte sich im Jahr 2020 auf die verbleibenden US-Projekte aus.

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Wettbewerbslandschaft

Der Markt für Flüssigkeitskühlung in Rechenzentren ist hart umkämpft und besteht aus mehreren großen Akteuren wie Alfa Laval AB, Asetek AS, Fujitsu Limited, Liquid Cool Solutions, Vertiv Co usw. In Bezug auf den Marktanteil dominieren derzeit nur wenige der großen Akteure den Markt . Diese Hauptakteure mit herausragenden Marktanteilen konzentrieren sich darauf, ihren Kundenstamm im Ausland zu erweitern. Diese Unternehmen nutzen strategische Kooperationsinitiativen, um ihre Marktanteile und Rentabilität zu steigern.

November 2021 – Liquid Stack nahm an der Supercomputing '21 Conference in St. Louis teil. Das Unternehmen präsentierte seine ersten optimierten zweiphasigen flüssigimmersionsgekühlten OCP Open Accelerator Infrastructure (OAI) Server. Die zweiphasige Immersionskühlungstechnologie von Liquid Stack ermöglicht in Kombination mit der fortschrittlichen Hardware von Wiwynn ein beispielloses Maß an Rechenleistung, Effizienz und Platzersparnis. Die integrierte Demonstration zeigt die optimierten Hochleistungs-OAI-Server von Wiwynn mit Habana-Gaudi-Prozessoren in einem zweiphasigen immersionsgekühlten Liquid-Stack-Datentank.

November 2021 – Die Wiwynn Corporation kündigte an, dass sie ihre auf dem Open Compute Project (OCP) basierenden Cloud- und Edge-Server und die auf dem Habana OCP Accelerator Module (OAM) basierende Open Accelerator Infrastructure (OAI)-Plattform auf dem OCP Global Summit 2021 vorstellen werde. Das war geplant verfügen über den weltweit ersten zweiphasigen immersionsgekühlten Edge-Server und OAI-Server, der Rechenzentren dabei helfen wird, den steigenden Stromverbrauch und den Wunsch nach niedrigem PUE zu bewältigen.

Januar 2021 – Icetope Technologies Limited gab die Einführung einer hochgradig skalierbaren, GPU-reichen und flüssigkeitsgekühlten Lösung für die Bereitstellung von HPC- und KI-Workloads in Colocation mit Integration in Lenovo ThinkSystem SR670-Server bekannt. Die Ku:l-Rechenzentrumslösung kann dem Anstieg der Wärmebelastung durch Prozessor-Roadmaps standhalten.

Hauptakteure

  1. Asetek AS

  2. Rittal GmbH & Co. KG

  3. Schneider Electric

  4. Alfa-Laval

  5. Vertiv Co.

Asetek AS Rittal GmbH & Co. KG Schneider Electric Alfa Laval Vertiv Co.

Wettbewerbslandschaft

Der Markt für Flüssigkeitskühlung in Rechenzentren ist hart umkämpft und besteht aus mehreren großen Akteuren wie Alfa Laval AB, Asetek AS, Fujitsu Limited, Liquid Cool Solutions, Vertiv Co usw. In Bezug auf den Marktanteil dominieren derzeit nur wenige der großen Akteure den Markt . Diese Hauptakteure mit herausragenden Marktanteilen konzentrieren sich darauf, ihren Kundenstamm im Ausland zu erweitern. Diese Unternehmen nutzen strategische Kooperationsinitiativen, um ihre Marktanteile und Rentabilität zu steigern.

November 2021 – Liquid Stack nahm an der Supercomputing '21 Conference in St. Louis teil. Das Unternehmen präsentierte seine ersten optimierten zweiphasigen flüssigimmersionsgekühlten OCP Open Accelerator Infrastructure (OAI) Server. Die zweiphasige Immersionskühlungstechnologie von Liquid Stack ermöglicht in Kombination mit der fortschrittlichen Hardware von Wiwynn ein beispielloses Maß an Rechenleistung, Effizienz und Platzersparnis. Die integrierte Demonstration zeigt die optimierten Hochleistungs-OAI-Server von Wiwynn mit Habana-Gaudi-Prozessoren in einem zweiphasigen immersionsgekühlten Liquid-Stack-Datentank.

November 2021 – Die Wiwynn Corporation kündigte an, dass sie ihre auf dem Open Compute Project (OCP) basierenden Cloud- und Edge-Server und die auf dem Habana OCP Accelerator Module (OAM) basierende Open Accelerator Infrastructure (OAI)-Plattform auf dem OCP Global Summit 2021 vorstellen werde. Das war geplant verfügen über den weltweit ersten zweiphasigen immersionsgekühlten Edge-Server und OAI-Server, der Rechenzentren dabei helfen wird, den steigenden Stromverbrauch und den Wunsch nach niedrigem PUE zu bewältigen.

Januar 2021 – Icetope Technologies Limited gab die Einführung einer hochgradig skalierbaren, GPU-reichen und flüssigkeitsgekühlten Lösung für die Bereitstellung von HPC- und KI-Workloads in Colocation mit Integration in Lenovo ThinkSystem SR670-Server bekannt. Die Ku:l-Rechenzentrumslösung kann dem Anstieg der Wärmebelastung durch Prozessor-Roadmaps standhalten.

Table of Contents

  1. 1. INTRODUCTION

    1. 1.1 Study Assumptions and Market Definition

    2. 1.2 Scope of the Study

  2. 2. RESEARCH METHODOLOGY

  3. 3. EXECUTIVE SUMMARY

  4. 4. MARKET DYNAMICS

    1. 4.1 Evolution of Data Center Cooling

      1. 4.1.1 Air Conditioners/Handlers​​

      2. 4.1.2 Chillers and Economizer Systems

      3. 4.1.3 Liquid Cooling Systems

      4. 4.1.4 Row/Rack/Door/Over-head Cooling Systems

    2. 4.2 Overview of the Data Center Liquid Cooling Market

    3. 4.3 Energy Consumption, Computing Density Metrics, and Key Considerations for Liquid Cooling

    4. 4.4 Industry Stakeholder Analysis

    5. 4.5 Market Drivers

      1. 4.5.1 Development of IT Infrastructure in the Region

      2. 4.5.2 Emergence of Green Data Centers

    6. 4.6 Market Challenges

      1. 4.6.1 Costs, Adaptability Requirements, and Power Outages

    7. 4.7 Industry Attractiveness - Porter's Five Forces Analysis

      1. 4.7.1 Threat of New Entrants

      2. 4.7.2 Bargaining Power of Buyers

      3. 4.7.3 Bargaining Power of Suppliers

      4. 4.7.4 Threat of Substitute Products

      5. 4.7.5 Intensity of Competitive Rivalry

    8. 4.8 Impact of the COVID-19 Pandemic on the Data Center Liquid Cooling Market Ecosystem

  5. 5. OUTLOOK OF REAR DOOR HEAT EXCHANGERS (RDHX) IN DATA CENTERS

    1. 5.1 Technical Comparison of RDHx and Liquid Cooling (Direct and Indirect) In Data Centers (in Terms of Effectiveness, Considerations, Costs, etc.)

    2. 5.2 Recent Developments by Data Center Cooling Technology Vendors in the Context of RDHx and Liquid Cooling

    3. 5.3 Global Market Share of RDHx (2020)

    4. 5.4 List of Key RDHx Vendors (Business Overview, Portfolio, and Recent Developments)

  6. 6. DIRECT COOLING OR IMMERSION COOLING MARKET

    1. 6.1 Direct Cooling Market Overview and Estimates

    2. 6.2 Immersion Cooling - Key Applications

      1. 6.2.1 High-performance Computing

      2. 6.2.2 Edge Computing

      3. 6.2.3 Cryptocurrency Mining

    3. 6.3 Immersion Cooling Fluids

      1. 6.3.1 Fluorocarbons

      2. 6.3.2 Hydrocarbons

  7. 7. INDIRECT OR DIRECT-TO-CHIP COOLING MARKET

    1. 7.1 Indirect Cooling Market Overview and Estimates

    2. 7.2 Indirect Cooling - Key Applications

  8. 8. DATA CENTER LIQUID COOLING MARKET SEGMENTATION - BY REGION

    1. 8.1 North America

    2. 8.2 Europe

    3. 8.3 Asia-Pacific

    4. 8.4 Rest of the World (Latin America and Middle-East and Africa)

  9. 9. COMPETITIVE LANDSCAPE

    1. 9.1 Company Profiles

      1. 9.1.1 Data Center Liquid Cooling

        1. 9.1.1.1 Alfa Laval AB

        2. 9.1.1.2 Liquid Stack Inc.

        3. 9.1.1.3 Asetek AS

        4. 9.1.1.4 Asperitas Company

        5. 9.1.1.5 Chilldyne Inc.

        6. 9.1.1.6 CoolIT Systems Inc.

        7. 9.1.1.7 Fujitsu Limited

        8. 9.1.1.8 Mikros Technologies

        9. 9.1.1.9 Kaori Heat Treatment Co. Ltd

        10. 9.1.1.10 Lenovo Group Limited

        11. 9.1.1.11 Liquid Cool Solutions

        12. 9.1.1.12 Midas Green Technologies

        13. 9.1.1.13 Iceotope Technologies Ltd

        14. 9.1.1.14 USystems Ltd

        15. 9.1.1.15 Rittal GmbH & Co. KG

        16. 9.1.1.16 Schneider Electric

        17. 9.1.1.17 Submer Technologies

        18. 9.1.1.18 Vertiv Co.

        19. 9.1.1.19 Wakefield-Vette Inc.

        20. 9.1.1.20 Wiwynn Corporation

      2. 9.1.2 Immersion Cooling - Dielectric Fluid Providers

        1. 9.1.2.1 3M Company

        2. 9.1.2.2 Engineered Fluids

        3. 9.1.2.3 Green Revolution Cooling Inc.

        4. 9.1.2.4 Solvay SA

    2. *List Not Exhaustive
  10. 10. COOLING TECHNOLOGY INNOVATIONS ACROSS THE VALUE CHAIN

  11. 11. INVESTMENT ANALYSIS AND MARKET OUTLOOK

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Frequently Asked Questions

Der Markt für Flüssigkeitskühlung für Rechenzentren wird von 2020 bis 2027 untersucht.

Der Markt für Flüssigkeitskühlung von Rechenzentren wächst in den nächsten 5 Jahren mit einer CAGR von 24,84 %.

Der asiatisch-pazifische Raum wächst zwischen 2021 und 2026 mit der höchsten CAGR.

Nordamerika hält 2021 den höchsten Anteil.

Asetek AS, Rittal GmbH & Co. KG, Schneider Electric, Alfa Laval, Vertiv Co. sind die wichtigsten Unternehmen, die auf dem Markt für Flüssigkeitskühlung in Rechenzentren tätig sind.

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