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AI电源实现“军工级”效率提升,板载电源或迎来空间跃升
国联民生证券· 2025-11-19 17:03
报告行业投资评级 - 强于大市丨维持 [2] 报告核心观点 - AI数据中心电源需求提升,机柜功率正逼近传统电源物理极限,技术变革迫在眉睫 [42][44] - 军用电源因在功率、工作温度、功率密度及可靠性方面要求最高,技术积累雄厚,其供应商更具备切入高难度AI电源市场的潜力 [25][29][46] - 英伟达推动的800V HVDC架构将简化板载电源结构,从三级降压变为两级,若取消PSU,板载一次电源市场空间有望显著提升 [54][57][61] 各行业电源特征大盘点,多角度分析军用电源或为难度最高 - 电源行业2022年总产值达5174亿元,增长率为32.33%,下游应用以IT及消费类电子(51.5%)和工业控制(34.1%)为主 [10][11] - 行业竞争格局分散,国内开关电源类企业超千家,普遍规模小、技术水平不高,集中度低 [12] - 医疗设备电源(如14T核磁共振)对电流/电压指标要求相对较低(如额定输出电压50V/3.6V,电流1800A),但对稳定性要求极高(电流稳定度优于10ppm/h),工作温度预计在室温 [14][15][16] - 通信设备电源(如5G基站)单系统功耗提升至约3-5kW(4G为1300W),工作温度范围宽(-40℃~75℃),但对总功率要求相对较低 [17][20] - 新能源汽车电源(如特斯拉Model Y电机)功率较高(220kW),设计寿命约8年,工作温度范围约-30℃~60℃ [21] - 军用电源在功率(雷达峰值功率可达400kW)、电压(高压直流母线向800V~1000V发展)、工作温度(-55℃~125℃)、功率密度及可靠性(需通过冲击、防护、低气压等多项测试)方面要求均为各类电源中最高 [25][29] AI机柜传统电源模式或已逼近物理极限,军工电源供应商更有望切入AI电源 - AI数据中心现有电源架构通常为三次转换:UPS交流电→中高压直流(如48V或400V)→低压直流(如12V)→芯片电源 [32][35] - 以英伟达NVL72为例,其电源托架接受346–480VAC输入,整流输出约50V DC,最大电流600A,再经PDB降压为12VDC供给计算板卡 [35][38] - 芯片单体功耗急速增加,从H100/H200的700W提升至GB200的2700W,驱动单机柜功率达传统IDC的5-10倍,PSU功率密度从32W/立方英寸向100W/立方英寸提升 [39][41] - 当AI机柜功率超过200kW时,面临空间限制(电源架可能消耗64U机架空间)、铜缆重量过大(1MW机架需200kg铜缆)及转换效率低下等物理极限问题,倒逼架构改革 [42][44] - 军工电源因技术难度最高、积累丰厚,其配套单位更适合切入AI电源领域 [46] - 报告研究的具体公司新雷能子公司深圳雷能正建设AI电源研发制造基地,2025年半年报显示在建工程期末余额2.05亿元,公司在数据中心领域可提供完整电源解决方案 [47][48][49] 800V DC或将带来板载电源架构变化及市场空间显著提升 - 英伟达发布800V HVDC架构白皮书,规划未来四个发展阶段,旨在解决现有复杂供配电网络问题 [52][54] - 最终板载电源架构将简化为两级:800V DC转12V DC,以及12V DC转1V DC [57] - 对于Rubin系列,若取消PSU,板载一次电源将从48V转12V变为800V转12V,相当于传统方案中"800V转415V"、"415V转54V"、"54V转12V"三合一,技术难度和市场空间均有望显著提升;若保留PSU,则市场空间仅随功率提升 [61]