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AI机柜功率冲向MW级,电压不动的话,电流跟着功率同步放大,线路损耗还要按平方恶化。整个供电体系因此要打两场战役:柜外升压,用800VDC把1MW机柜的传输电流降到原来的1/16;柜内降压,把电源转换一路推进到芯片旁边,开关频率逼近1MHz。两场战役打完,电源价值量不再集中在一只PSU,而是扩散到从电网到芯片的整条链路。关注麦格米特、欧陆通、阳光电源、中恒电气、新雷能、中富电路等。
AI芯片迭代把功耗一路推高,从A100到Rubin逐代抬升,谷歌TPU、亚马逊Trainium等自研ASIC也快速逼近高端GPU水平。英伟达披露,从Hopper到Blackwell单GPU功耗提升约75%,NVLink计算域扩大后,整柜功率密度提升约3.4倍,机柜功率由数十kW快速迈向MW级。
功耗涨完,麻烦跟着来。供电电压不动,电流就跟功率同比放大,而导体损耗按电流的平方增长,铜耗、发热、线缆和空间约束一起恶化。英伟达指出,现有54V架构在机柜功率超过约200kW后就撞上扩展瓶颈。TI测算,1MW机柜把母线升到800VDC,传输电流可以降到原来的1/16。于是升级路径收敛成两条:柜外升压降电流,柜内缩短低压大电流路径降电阻,也就是AI电源的两场战役。
柜外战场的胜负手在于谁能先把高压直流送进机房。Sidecar在IT机柜旁挂一独立电源柜,把现有交流电就地转成高压直流,不动上游变压器和配电系统,OCP称其为不改上游设施就能导入800VDC的最快方案。英伟达面向MGX平台的Power Rack计划2026年下半年导入,台达的单柜方案功率已做到约800kW,产品形态正从单一PSU收敛为含储能、配电、控制的一体化Power Rack。
巴拿马电源走中压侧高度集成路线,把10kV配电、变压器和直流模块装进一套系统,中恒电气单套可支撑2.4MW的IT负载,系统效率可达97.5%,并以工厂预装、现场快装的方式交付。随着机柜功率抬升,巴拿马架构的输出也正向800VDC升级,配套的全SiC大功率整流模块已经推出。
SST则是终局方向,用碳化硅器件替代铜线铁芯,把中压交流一步转成高压直流,链路最短、占地最小。台达的SST单功率柜输出1MW、占地仅1平方米,今年7月已在秦淮数据基地正式投运,成为行业首个算力中心SST供电项目;阳光电源的同级产品也已签下框架采购协议。
800V进柜后分化成两条路线。保守一档是Shelf级,柜内保留电源架,把800V统一降到50V再分给服务器,最大限度兼容存量供电体系。激进一档是Tray级,干脆取消电源架,让高压直降12V甚至6V。英伟达Kyber架构把高压直送每个计算节点,在GPU附近单级降压,占用面积比传统多级方案减少26%;ST也判断,各档中间母线将按GPU代际和机柜密度长期共存。
直降的代价是板级空间被压到极限。要在远小于传统机架电源的面积里完成高变比转换,开关频率就得从数百kHz推向接近1MHz,频率越高磁芯越小,但硅基和SiC器件的开关损耗也随频率上升。英诺赛科测算,其第三代GaN器件用在800V输入侧,驱动损耗比SiC方案低约80%。不管中间母线最终收敛到哪一档,800V输入侧都要新增高频高变比DC/DC,GaN用量存在确定性提升。
芯片这一端,核心电压长期钉在1V附近,升无可升,只能做减法,把低压大电流的传输距离压到最短。传统横向供电把稳压模块一圈圈摆在芯片四周,电流顺着铜箔长途跋涉。垂直供电VPD把电源挪到芯片背面正下方,供电路径大幅缩短,还能腾出芯片周边的PCB空间给HBM和高速接口。方案选择上也在分化,英伟达GPU仍用分立式,多数ASIC芯片已转向模块化。
演进节奏分三步。短期多相Buck加DrMOS仍是主流,单芯片功率提升带动供电相数、电感、电容和高阶PCB需求同步升级;中期TLVR、模块化POL和VPD加快导入;长期IVR、SIVR把电压调节进一步集成进封装甚至芯片内部。两场战役的共同结果,是AI电源价值量从一只PSU扩散到HVDC Power Rack、SST、碳化硅、DrMOS、芯片电感、电容、PCB构成的整条Grid-to-Chip链路。
相关公司:
短期放量:PSU订单率先兑现,业绩弹性最清晰,关注麦格米特、欧陆通等;
一次电源:Sidecar、HVDC、SST推动供电高压直流化,关注麦格米特、阳光电源、中恒电气、盛弘股份、京泉华、可立克等;
二次电源:800V直降12V/6V提升高压DC/DC与GaN价值量,关注新雷能、立讯精密、英诺赛科;
三次电源:模块化、VPD推动核心零部件价值量提升,关注中富电路、铂科新材、深南电路、龙磁科技、杰华特、三环集团等;
研报来源:国金证券,姚遥,S1130512080001,从柜外到柜内:AI电源升级的两场战役——AIDC系列深度(六)。2026年9月2日