800V HVDC供电架构
搜索文档
AIDC供电新方案有望助力SiC/GaN打开成长空间
东方证券· 2025-11-04 16:16
行业投资评级 - 电子行业评级为“看好”(维持)[6] 核心观点 - AI数据中心(AIDC)供电新方案(如800V HVDC、SST)方向明确,其发展有望为碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率器件打开新的成长空间[2][3][9] - 区别于部分投资者认为SiC/GaN行业成长空间有限的看法,报告认为AI算力设施的需求将驱动SiC/GaN市场持续增长,预计到2030年,应用于800V HVDC数据中心供电系统的SiC/GaN市场规模可达27亿美元[9][11][78] 行业趋势与驱动力 - 从通用计算到智能计算,AIDC的单机柜功率需求显著提升,从传统的5-8kW增至20-50kW甚至100kW以上,英伟达Kyber代单机柜功率预计在2027年将达到1MW以上,高压、高效成为重要趋势[19][20] - 传统交流配电方案因多级转换导致效率低、系统复杂,已难以满足高功耗需求,更高效、紧凑、智能的供电架构成为迫切需求[9][21][24] - 英伟达推动的800V HVDC架构采用“交流一次转换、直流全程传输”思路,预计2027年全面落地,该架构可支持单柜功率突破1MW,相比415V交流电可使相同线径导线传输功率提升157%,并能显著节省电费,一座30MW的智算中心每年可节省电费超1220万元[26][28][32][33] - 固态变压器(SST)通过电力电子技术实现能量传递,与传统变压器相比具有效率更高、电力品质更好、模块化程度高、体积重量小等优点,台达SST方案效率达98.3%,功率密度达476kW/m²,英伟达将其作为远期主流技术方案[9][37][38][45][47][53] 技术应用与市场机会 - 宽禁带半导体SiC和GaN材料在耐压性、耐热性、开关频率等方面性能优于传统硅基材料,能提高电源功率密度,减小变压器体积,例如GaN器件可将LLC谐振变换器开关频率提升至300kHz,使主变压器体积缩小约14%[56][57][59] - 未来HVDC供电架构中的SST、DC-DC电源等环节对SiC/GaN有较强确定性需求,SST需要大量6500V至650V的碳化硅器件,DC-DC电源将采用650V和1200V的氮化镓器件,英伟达已与纳微半导体、英诺赛科、英飞凌等多家SiC/GaN厂商合作[9][65] - 当前SiC/GaN渗透率仍低,2024年碳化硅在全球功率半导体中渗透率为4.9%,2023年氮化镓渗透率为0.5%,AI算力设施需求有望成为新的增长引擎,助力其加速渗透[68][69][71] 产业链相关标的 - 报告列出了受益于HVDC、SST等供电新方案发展的产业链相关公司,涵盖SiC/GaN功率器件、衬底材料、晶圆代工、被动器件及设备等多个环节[3][14][81] - 具体标的包括:GaN行业龙头英诺赛科;碳化硅衬底领军者天岳先进;布局SiC/GaN功率器件的华润微、新洁能、斯达半导;布局SiC功率器件代工的芯联集成-U;功率被动器件公司法拉电子、江海股份;宽禁带半导体设备商中微公司等[3][14][81] - 此外,服务器电源厂商如为英伟达800V HVDC架构提供电源系统组件的比亚迪电子、布局高功率服务器电源业务的领益智造等也有望受益于市场空间打开[3][14][81]
中金 | AI“探电”(十一):SST重塑未来AIDC供电架构
中金点睛· 2025-09-24 07:58
文章核心观点 - 固态变压器(SST)凭借效率高、体积小、灵活性高、预制化设计等优点,有望成为未来AI数据中心(AIDC)供电架构的优选方案,特别是在800V HVDC架构升级和绿电直连需求背景下迎来发展机遇 [2][6][12] AI算力中心建设与供电架构升级 - 头部云厂商上调资本开支预期,Meta将2025年资本开支指引上调至660-720亿美元(原640-720亿美元),谷歌上调至850亿美元(原750亿美元),微软预计3Q25资本开支超300亿美元 [8] - 国内阿里2Q25资本开支达386亿元,同比增长约220%,世纪互联预计全年资本开支100-120亿元(同比翻倍) [8] - 英伟达规划2027年全面部署800V HVDC架构,以支持1MW及以上机架功率需求,较传统54V系统端到端效率提升可达5%,铜用量减少约45%,维护成本降低可达70% [10][12] SST技术优势与性能表现 - 全链路效率较传统UPS提升3%以上,占地面积减少60%以上,安装调试周期缩短75%,适配绿电接入 [3][16] - 以10MW数据中心为例(负载率90%),SST每年可节省约236.52万度电 [16] - 系统效率达98%,全链路效率91.1%,显著高于传统HVDC(88.3%)和AC UPS(86.6%) [22] - 采用模块化设计,建设周期可缩短至90天以内,支持即插即用部署 [20][22] 北美市场供需与SST应用潜力 - 北美传统变压器供需失衡,自2019年以来单位成本上涨77%以上,2Q25交期长达约46周 [12][14] - SST采用功率半导体器件替代传统变压器,具备体积小、重量轻、效率高等特点,成本仍有较大下降潜力 [12] 中国政策推动与绿电直连机遇 - 2025年5月国家发布首个绿电直连政策,明确算力与电力协同为新型电力系统试点方向,要求考核"直供绿电电量占比" [14][16] - SST适配"光储直柔"场景,支持光伏、储能直流接入,提升绿电消纳能力 [16][22] SST技术架构与核心部件 - 典型拓扑采用三级能量转换架构:输入级(AC/DC)、隔离级(高频DC/DC)、输出级(DC/AC或DC/DC) [23] - 高频变压器是核心难点,磁芯材料中非晶和纳米晶合金适用于中频大功率场景,但纳米晶工艺仍不成熟且价格较高 [24][27] - 研发需突破磁芯材料、结构设计、散热及绝缘四大关键技术 [24][32] 国内外厂商布局情况 - 全球头部厂商如伊顿、台达较早布局SST技术 [3] - 国内厂商分三类切入:传统电力设备企业(中压侧技术优势)、AI服务器电源企业(数据中心项目经验)、光储充企业(电力电子技术迁移) [28][31][33] - 中国西电已有SST产品应用于数据中心项目 [3]