AIDC系列深度（六）_从柜外到柜内_AI电源升级的两场战役_19页_4mb

电力设备与新能源行业研究总结

核心内容概述

本报告聚焦于 AI电源架构升级 的趋势，从 柜外到柜内，分析了AI电源系统从传统低压交流向高压直流（800VDC）演进的两条主线：前端升压降电流 和 后端近距降电阻。随着AI芯片功耗的持续提升，电源系统需从低功率、分散式架构向更高电压、更高效率、更高功率密度方向升级，以满足 降低I²R损耗 的核心需求。

主要观点

1. AI芯片功耗提升推动电源架构升级

• AI芯片功耗持续上升，如NVIDIA的A100、H100、Blackwell等平台功耗显著提升，谷歌TPU、亚马逊Trainium等自研ASIC功耗也接近高端GPU水平。
• AI服务器整机、整柜、整集群的功率需求逐层放大，最终传导至供电链路系统。
• 电源升级不再是后端配套，而是影响AI芯片性能释放与集群稳定运行的核心基础设施。

2. 电源升级的核心逻辑是降低I²R损耗

• 前端升压降电流：通过提高配电电压（如800VDC），降低远距离输电电流，减少线路损耗。
• 后端近距降电阻：缩短低压大电流传输路径，降低PDN电阻，提升供电稳定性与瞬态响应能力。

3. 电源架构升级路径

3.1 柜外供电架构升级路径

• Sidecar方案：兼容现有480Vac基础设施，将电源转换至800VDC，释放IT机柜空间，适合过渡阶段。
• 巴拿马方案：中压侧高度集成，实现从10kV AC到800VDC的高效转换，适合MW级供电快速交付。
• SST方案：中压直转800VDC，采用SiC等器件，实现高频隔离与高功率密度，具备终局架构潜力。

3.2 柜内供电架构升级路径

• Shelf级方案：将800VDC降至50V，保留现有服务器供电架构，适合800VDC初期导入。
• Tray级方案：将800VDC直接降至12V/6V，减少中间转换级，提升功率密度与供电效率。
• 板级供电：通过高频高变比DC/DC转换，将800VDC进一步下沉至板级，提升GaN器件需求。

关键信息

1. 供电链路的三级变换

• 一次电源：设施侧，负责将交流电转换为800VDC或±400V。
• 二次电源：机柜/服务器侧，将800VDC转换为中间电压（如50V）。
• 三次电源：芯片侧，将中间电压（如12V）降至约1V，直接影响芯片供电稳定性与性能。

2. 800VDC技术优势

• 降低铜耗与线路损耗：800VDC可将电流降至1/16，理论线路损耗降至1/256。
• 提升功率密度：SST方案通过高频隔离，显著缩小磁芯体积，提升整体功率密度。
• 释放空间：800VDC架构可减少铜排与线缆需求，释放IT机柜空间，支持更多GPU部署。

3. 高频化与GaN器件

• 高频化趋势：为压缩磁性器件体积，开关频率从数百kHz提升至接近1MHz。
• GaN优势：在高频场景中，GaN具有更低的开关损耗、更小的寄生参数，是唯一能同时满足高频、高效、小型化需求的器件。
• 应用案例：Navitas、Infineon、ST等厂商已推出800V→12V、800V→6V等GaN DC/DC方案。

4. 三次电源技术演进

• 从分立式向模块化演进：模块电源可提升空间利用率、效率和可靠性。
• 垂直供电（VPD）：将VRM/POL部署至芯片背面，缩短供电路径，降低PDN阻抗。
• IVR/SIVR：将电压调节器集成在基板或芯片内部，是未来趋势。

投资建议

1. 投资主线

风险提示

1. 资本开支不及预期：若AI算力需求放缓，可能影响电源系统需求。
2. 800VDC渗透不及预期：若机柜功率密度提升速度慢，传统方案可能仍占主导。
3. AI芯片功率提升及技术路线变化：若芯片通过先进制程等降低功耗，可能削弱电源升级需求。
4. 客户认证与订单放量不及预期：新产品需经历多轮测试与认证，若进度落后将影响业绩。
5. 行业竞争加剧与供应链风险：随着市场扩大，竞争加剧可能压缩毛利率，关键元器件供应紧张亦可能影响交付。

行业投资评级说明

• 买入：预期未来3-6个月内行业上涨幅度超过大盘15%以上；
• 增持：预期未来3-6个月内行业上涨幅度在5%-15%；
• 中性：预期未来3-6个月内行业变动幅度在-5%至5%；
• 减持：预期未来3-6个月内行业下跌幅度超过大盘5%。

总结

AI电源升级正从 柜外到柜内 持续演进，主要围绕 高压直流化 和 近芯片供电 两条路径展开。随着芯片功耗提升，800VDC成为降低线路损耗、提升供电效率的重要方向。同时，高频化、模块化与垂直供电等技术趋势，进一步推动GaNSiC等器件及PCB、电感、电容等核心零部件需求增长。建议重点关注受益于技术迭代的电源及零部件公司，以把握AI电源升级带来的投资机会。