一、電源行業(yè)概述：AC/DC是電源市場的主要構(gòu)成
本質(zhì)上，電源本身不產(chǎn)生任何能量，只是作為電網(wǎng)中電能的傳導(dǎo)，其核心是實(shí)現(xiàn)整流與變壓兩項(xiàng)功能。整流即是實(shí)現(xiàn)不 同形態(tài)電能的轉(zhuǎn)換（直流變交流、交流變直流），變壓即是實(shí)現(xiàn)電壓的升高或降低。此外，針對于特定場景，電源會(huì)添 加額外功能，如服務(wù)器電源就需要在散熱、監(jiān)控、電流調(diào)節(jié)上做額外的功能追加。 從用途功能分類上，電源可分為普通電源（PC等消費(fèi)電子）/特種電源（服務(wù)器醫(yī)療工業(yè)電源等）、AC/DC(交流-直流） 與DC/DC（直流-直流）。此外從冗余角度考慮，電源還可分為單體電源/冗余電源/CRPS電源等。 從形態(tài)分類上，電源可分為嵌入式電源與非嵌入式電源，嵌入式電源通常被直接安裝在設(shè)備內(nèi)部或特定空間內(nèi)，又可分 為普通開關(guān)電源與模塊電源兩類，其中模塊電源往往是被鑲嵌在電路板上。
數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)由三層架構(gòu)構(gòu)成
整體來看，AI電源的架構(gòu)從供電次序的角度來看主要分為三級：UPS—AC/DC—DC/DC。在數(shù)據(jù)中心的電力從電網(wǎng)傳輸?shù)?加速器芯片的過程中，電壓要從1-3萬伏特降低至0.5~1伏特以供芯片使用，其中電源主要指AC/DC與DC/DC部分。AC/DC：AC/DC環(huán)節(jié)的輸入是PDU輸入的交流電，經(jīng)過降壓、整流兩個(gè)過程最終輸出12V直流電，此后再經(jīng)過層層降壓以達(dá) 到芯片的工作電壓（AI服務(wù)器因?yàn)楹碾姶?為減少損耗所以可能選擇先輸出較高的50V/48V電壓）。 DC/DC：DC/DC環(huán)節(jié)則進(jìn)一步將電壓調(diào)降至芯片可用電壓，一般而言是將12V降至1V或0.8V，若整體服務(wù)器功耗較大，也 可能是先從50V/48V降至12V，再從12V降低至1V或0.8V。
AC/DC電源是當(dāng)前服務(wù)器電源市場的主要構(gòu)成
AC/DC是鑲嵌在服務(wù)器機(jī)架上的電源，其同時(shí)具備降壓和整流作用。因?yàn)槠潴w積層面受到機(jī)架限制較大，伴隨服務(wù)器整體 功耗快速提升，其功率密度也需要快速提升。當(dāng)前AI服務(wù)器主要采用三種規(guī)格的AC/DC電源：CRPS185、CRPS265、OCP。 三種電源長寬高尺寸分別為：185mm*73.5mm*40mm、265mm*73.5mm*40mm、700mm*73.5mm*40mm，即僅在長度層面存在差異， 采用行業(yè)性的共同標(biāo)準(zhǔn)有助于服務(wù)器產(chǎn)品快速升級。 AC/DC電源 根據(jù)可負(fù)載瓦數(shù)、 能源轉(zhuǎn)化率、體 積等加以區(qū)分。 從瓦數(shù)上看可分為2000W以下的常規(guī)服務(wù) 器電源 （800/1300/1600W）與2000W以上的高功率服務(wù)器（2400/2700/3000/3300W）。從能源轉(zhuǎn)化率上看可分為銅牌（85%）、 銀牌（89%）、金牌（92%）、白金牌（94%）、鈦金牌（96%）、從體積維度也存在長短區(qū)別。 AC/DC電源通過多種電路結(jié)構(gòu)以同時(shí)實(shí)現(xiàn)降壓與整流作用，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單價(jià)高且冗余大，是服務(wù)器電源市場主要構(gòu)成。
DC/DC電源市場空間遠(yuǎn)小于AC/DC電源
DC/DC是集成于服務(wù)器內(nèi)部基板上的電源模塊，主要是對電流做二次降壓以供應(yīng)芯片使用。先進(jìn)的GPU通用采用7nm甚至 更先進(jìn)的制程，因此通常采用1v或0.8v的額定電壓以防止擊穿現(xiàn)象，高功率搭配低電壓使得電路電流往往超過1000A， 高電流使主板損耗大量熱量。因此DC/DC必須盡量小巧且靠近負(fù)載裝置。 最近的技術(shù)趨勢是供電模式會(huì)從原本水平供電，走向“背后供電”。即原本的電源模組圍繞在GPU晶片的周圍，為了縮 短距離，電源模組改放到晶片正下方來供電，距離縮短成僅是主機(jī)板的厚度，從數(shù)十毫米縮短至1、2毫米的距離。 DC/DC電源因?yàn)槭且阅K形式出現(xiàn)，內(nèi)部器件含量較少，因此單瓦特價(jià)格顯著低于AC/DC電源，需求量層面，DC/DC電源 較少做冗余配置，同功耗下需求量低于AC/DC電源�？傮w看DC-DC模塊市場空間小且國內(nèi)廠商參與少。
服務(wù)器電源上游原材料主要為半導(dǎo)體、PCB、電阻電容、磁性材料、線材、外殼等電子元器件行業(yè)。近兩年來伴隨電源 功耗范圍的迅速擴(kuò)大，半導(dǎo)體材料成為決定電源產(chǎn)品性能的核心影響因素，其材料成本直接決定電源定價(jià)； 服務(wù)器電源中游主要為電源制造商，臺(tái)系企業(yè)以臺(tái)達(dá)、光寶為代表，國內(nèi)以長城電源、歐陸通、華為能源、高斯寶等為 代表，目前高功率AI服務(wù)器（采用3000W以上電源）市場主要由臺(tái)系廠商占據(jù)，中檔AI服務(wù)器（采用2000-3000W電源） 和通用服務(wù)器（采用2000W以下電源）則存在一定競爭； 服務(wù)器電源直接銷售給服務(wù)器整機(jī)廠商（浪潮、紫光、中興通訊等），但AI服務(wù)器配置方案多是由下游云廠決定；考慮 到當(dāng)前GPU來源較為壟斷，電源廠合作對象有上移趨勢，即通過參與芯片廠預(yù)研合作以提前占據(jù)市場份額。
二、服務(wù)器電源行業(yè)核心成長邏輯：功率密度提升決定產(chǎn)業(yè)空間上限
服務(wù)器電源（AC-DC）行業(yè)核心成長邏輯
核心邏輯：伴隨服務(wù)器（尤其是AI服務(wù)器）功耗總額的快速提升，在OCP ORV3標(biāo)準(zhǔn)限制下服務(wù)器電源必須通過提升功率 密度并維持高能源轉(zhuǎn)化率（鈦金96%以上）以滿足服務(wù)器運(yùn)轉(zhuǎn)需要。更好的材料、更優(yōu)的拓?fù)�、更多的集成是功率密�?提升的主要途徑，而較為集中市場格局與穩(wěn)健的毛利率上升則確保了從成本到價(jià)格的路徑傳導(dǎo)，并直接帶來電源在服務(wù) 器整機(jī)中的價(jià)值量提升。 AC/DC電源功率密度提升的限制因素在于過大電流帶來的發(fā)熱效應(yīng)與電流波動(dòng)（𝑷=𝑼𝑰），也因此需要在原材料、拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)、集成等層面做出改變（發(fā)熱多能量損耗高，能量轉(zhuǎn)換率降低）。 更好的材料：解決發(fā)熱效應(yīng)(Q=𝐼^2 𝑅)需要降低器件電阻，由于體積有限無法拓寬橫截面(𝑅=𝜌 𝐿/𝑆)，因此只能選擇開 關(guān)頻率更快和電阻率上更低的材料器件，如氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）寬帶隙半導(dǎo)體材料制成的MOSFET； 更優(yōu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：合理的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合軟件控制可以降低電源的損耗和提高效率，如1）降低磁性組件體積的伏秒 積；2）控制時(shí)序精度以盡可能減少冗余；3）通過先進(jìn)的柵極驅(qū)動(dòng)和保護(hù)功能盡可能降低開關(guān)損耗；4）通過快速控制 技術(shù)減少無源器件輸出（體積占比）；5）通過采用高壓GaN器件在隔離式離線應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更好的拓?fù)?。更好的集成；通過器件之間的集成，從而實(shí)現(xiàn)PCB板占用面積的減小，寄生效應(yīng)的降低與重復(fù)器件的減少（多個(gè)器件集 成在一起可以有較多功能復(fù)用），如將有保護(hù)工程的GaN FET和驅(qū)動(dòng)器集成在一起以實(shí)現(xiàn)效率最大化。
新趨勢下AC/DC電源的量與價(jià)：定價(jià)機(jī)制
對于AC/DC電源而言，電源價(jià)格由總功耗數(shù)與單瓦特價(jià)格共同決定，并逐漸在服務(wù)器整機(jī)中逐漸占據(jù)更大的價(jià)值量比重。 總功耗數(shù)本身跟隨單臺(tái)服務(wù)器功耗上升而上升：伴隨單芯片功耗與服務(wù)器芯片數(shù)持續(xù)提升，服務(wù)器總功耗快速上升，而 電源放置位置的固定要求單臺(tái)電源總功耗數(shù)快速上升。參照海外器件廠商繪制的電源技術(shù)路線圖，后續(xù)預(yù)計(jì)每年主流電 源產(chǎn)品功耗總額將提升1000W以上。 單瓦特價(jià)格跟隨功率密度快速提升：總體看，電源材料/結(jié)構(gòu)決定功率密度，同時(shí)決定單瓦特成本。而毛利率的穩(wěn)定使 得成本的提升可以被傳遞至價(jià)格段，因此單瓦特價(jià)格跟隨功率密度快速提升。以京東上顯示的長城電源為例，GWCRPS1600W對應(yīng)功率密度為48W/in3,售價(jià)1300元，單瓦特價(jià)格為0.8元/W，能源轉(zhuǎn)化率94%。而GW-CRPS2700W對應(yīng)功率密 度為81W/in3，售價(jià)2700，單瓦特價(jià)格為1元/W，能源轉(zhuǎn)化率94%，相較1600W產(chǎn)品在價(jià)格上有一定提升。
單機(jī)柜總功耗提升對供電散熱等均提出更高要求
單服務(wù)器層面看，更高的單機(jī)功耗對電源的功率密度與能源轉(zhuǎn)化率提出更高要求，從而帶來電源量價(jià)齊升 。機(jī)柜整體層面看，伴隨單機(jī)柜容納GPU數(shù)量逐漸增多，機(jī)柜功耗總額快速提升（NVL 72總功耗已達(dá)120KW），從而在三 個(gè)層面對供電系統(tǒng)提出更好要求：1）更高性能的供電總線；2）更高壓的交流與直流電（如DC/DC模塊電壓輸入可達(dá) 800V，從而大幅減少發(fā)熱損耗）；3）更低損耗的內(nèi)部供電電路。 總體來看，伴隨機(jī)柜層面功率總額的快速上升，電源同樣會(huì)因?yàn)閷╇娔芰σ蟮脑俅翁嵘龔亩鴮?shí)現(xiàn)更快的空間擴(kuò)容。
三、大陸電源產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析：伴隨GPU供應(yīng)改善，大陸電源廠已進(jìn)入高速成長期
短期看，2000W電源份額提升促進(jìn)大陸廠商業(yè)績高增
受芯片供應(yīng)卡脖子影響，大陸服務(wù)器電源需求以3000W以下電源為主，大陸廠商承接2000W以下份額，臺(tái)達(dá)占據(jù)2000- 3000W市場份額，經(jīng)過數(shù)年產(chǎn)品驗(yàn)證，國產(chǎn)替代加速背景下2000-3000W電源成為大陸電源廠業(yè)績增量來源 。 相較通用服務(wù)器，AI服務(wù)器定制化程度較高，需要充分考慮機(jī)房散熱方案，因此大多針對下游云廠商需求做個(gè)性化配置， 云廠商具有各配件廠商選擇權(quán)。因此AI服務(wù)器電源的國產(chǎn)替代往往是由云廠選擇國產(chǎn)化方案導(dǎo)致。
從國產(chǎn)芯片生產(chǎn)進(jìn)度看電源行業(yè)業(yè)績增長
當(dāng)前大陸電源廠產(chǎn)品升級主要受到國產(chǎn)芯片算力功耗影響，后續(xù)若芯片側(cè)性能突破，大陸電源產(chǎn)品也將跟隨升級； 從目前已有產(chǎn)品看，國產(chǎn)訓(xùn)練端芯片（昇騰910、寒武紀(jì)370等）仍與海外A100在性能生態(tài)上有一定差距，尚需時(shí)間追趕 。 2024年上半年，寒武紀(jì)歸母凈利潤虧損收窄2.7%。存貨方面，公司季度末存貨2.35億元，較一季度末增加約1億元，同 時(shí)預(yù)付款5.5億元，較一季度末增加約3.5億元。隨著產(chǎn)業(yè)鏈不斷成熟，國產(chǎn)芯片長期發(fā)展前景可期。
報(bào)告節(jié)選：
（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息，請參閱報(bào)告原文。） |
