最强逻辑｜台积电流片受限，也利好国产ai服务器电源（20241117）
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2024-11-17 19:44
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核心一句话：台积电流片受限，国产AI【用电力换算力】！国产AI电源3年高成长机会显现 根据我们调研，我们明确了25年下半年至26年国内核心大厂的机柜设计方案，以及机柜预期出货量。注重国内芯片性能升级+机柜式设计所带来的电源价格跳变，其所带来的AI服务器电源市场规模空间是巨大的。1、随着台积电限制国内AI芯片流片，国产版本的芯片功耗均有所升高；2、头部互联网大厂均采用机柜式设计方案（单机柜GPU数量超我们预期），电源的功率密度大幅提升，升级至碳化硅后每瓦单价显著升高；3、33kw甚至60kw的powershelf将从25年下半年开始逐步出货，并在26年井喷。欧陆通跟国内头部服务器厂商以及互联网厂商合作极其密切，目前已有产品预研，随着国产AI芯片放量，公司最为受益。标的股价表现：周五欧陆通强势涨停20cm，原因不是很清楚。麦格米特周四传抢了台达因DC/DC电源技术方案调整，掉了份额，而麦格米特抢了这部分的订单，一度大涨8.31%，周五暴跌7.49%。泰嘉股份短期新高后，持续下跌4天，跌幅15%，碰到了年线。下图是ai服务器电源公司估值对比图，有3家暂时没券商分析师发布跟踪报告，有不确定性但可能有预期差。泰嘉股份与华为910C的小作文很多。动力源主供浪潮信息、新华三AI服务器电源和算力中心HVDC电源。中恒电气主供阿里巴巴、腾讯、百度AI服务器电源和算力中心HVDC电源。![]()
HVDC电源，即高压直流电源（High Voltage Direct Current），是一种将交流电转换为高压直流电的电源系统，HVDC 电源的输出电压通常在 380V 直流及以上。它主要用于长距离的电力传输，以及数据中心和通信机房等场合的供电系统。HVDC 电源为AI 服务器电源提供了一种高效的直流供电选择。AI 服务器内部的众多芯片和组件（如 GPU、CPU、内存等）基本都采用直流供电。HVDC 电源将交流电转换为稳定的高压直流电，然后可以通过DC - DC（直流-直流）转换器进一步降压，以适配服务器内部不同组件所需的直流电压。例如，服务器中的GPU可能需要 12V 或更低的直流电压，HVDC 电源可以将市电转换后的高压直流电压（如380V DC）经过降压模块转换为12V DC 供给 GPU 使用。AI 服务器功耗巨大，对电源效率要求很高。HVDC 电源在转换效率方面表现出色。传统的交流供电需要经过多次转换（交流- 低压直流 - 组件所需直流电压），每次转换都会有能量损耗。而HVDC 电源直接将交流电转换为高压直流电，减少了转换环节。例如，在一个拥有大量 AI 服务器的数据中心，采用HVDC电源可以使整个数据中心的电源使用效率从传统供电方式的70 - 80%提升到85 - 90%左右，从而降低了能源成本，也满足了 AI 服务器对大量电能高效供给的需求。 AI 服务器中的芯片等组件在高负荷运算下，对电源的稳定性极其敏感。电压的微小波动可能导致计算错误、系统崩溃甚至硬件损坏。HVDC电源能够输出较为稳定的直流电压，其输出电压的纹波系数较低。通常HVDC电源的输出电压纹波可以控制在较小的范围内（如±1% 以内），相比传统电源能够更好地为 AI 服务器提供稳定的电力支持，保障服务器的稳定运行。要点：服务器电源市场主要由台资企业主导，国内企业麦格米特也逐渐切入，并已进入英伟达供应链。新一代产品(GB200)相比上一代产品((H100 和 H200)的电源价值量大幅提升，主要原因是单功率提升、电力电子部分升级以及散热和电磁于扰问题带来的成本增加。目前 H100 单瓦价格在 1 块钱左右，GB200 相当于单价提高了5-6 倍。碳化硅器件在现代服务器电源中扮演重要角色，其高能效、小尺寸和散热性能能够满足数据中心对功率密度和空间限制的要求。 台企占据了AI 服务器电源市场 75%至 80%的份额，预计未来这一份额变化不大，但新进入者可能会分得5%至8%的市场份额。问：英伟达下一代服务器Rubin对电源需求有哪些变化? 答：英伟达下一代服务器对电源需求将显著提升。目前GB200使用的是 5.5 千瓦电源，而明年可能需要8千瓦电源。在这种情况下，将采用更高效的氮化镓材料来提升能效和工艺密度。此外，在散热方面，将从目前使用液冷风扇交换系统逐步过渡到浸没式冷却系统。如果浸没式冷却技术成熟，不排除明年会采用浸没式冷却技术。浸没式的散热效率更高，但关键在于使用合适的冷却剂以及良好的密封性。而台达到目前为止还未涉足浸没式这一领域，但Vertiv具备相关能力，有望参与其中，国内厂商英维克在技术上应该问题不大，在浸没式冷却剂方面使用的是第三方产品所以整体技术上没有太复杂，关键在于如何参与竞争并进入供应链。 问：能否大概测算-下Rubin需要的电源的价值量是多少? 答：可以根据从5.5千瓦到8千瓦的增长比例来测算，整体电源价值量的增长基本是同比例关系，即大概增加 50%左右。氮化镓成本相比碳化硅不会贵很多，因此对价值量的提升作用不大。从硅基到碳基是一个显著跃升，但从碳基到氮基之间差异较小。问：数据中心对冗余配置有何要求?不同应用场景下有何区别? 答：数据中心对冗余配置的要求取决于具体应用场景和客户需求。一般情况下，会采用 N+1或 N+N 冗余配置。其中 N+1 表示一个备用冗余，而 N+N 表示 100%的冗余，即每个正常负载都有一个备份。例如，对于政府或军事用途的数据中心，由于其高可靠性要求，通常会采用 N+N 冗余，而普通商业应用则多采用 N+1 即可满足需求。此外，不同业主对于数据可靠 性的要求不同，也会影响具体选择哪种冗余方式。GB200 目前以 N+1 为主。 问：为什么GB200相比上一代产品H100和H200 的电源价值量有如此大的提升? 答：GB200 相较于上一代 H100 和 H200 在多个方面都有显著提升。首先，从单功率来看，H100 和 H200 的单芯片功率约为 700 瓦，而 GB200 则达到 2700 瓦，是前者的近四倍。服务器配置也不同，H100 和 H200 基本上一台服务器配置 7-8 颗，而 GB200 NVL72 相当于配72 颗，因此对功率要求大幅提高。其次，GB200 在电力电子部分进行了升级，以此提高能效和减小尺寸。传统上使用硅基 MOSFET 和 IGBT，而现在则采用碳化硅器件，国产碳化硅器件价值量是传统器件的 2-3 倍，而进口品牌甚至可达到 3-4 倍。此外，由于功率的大幅提升，对散热能力和热管理提出了更高要求，同时还需应对更强的电磁干扰问题。这些因素共同导致电源整体价值量显著提升。答：主要还是取决于应用。虽然每家都做 IGBT，但是每家的IGBT 性能参数不一定完全一致，这也是为什么国际大牌跟国产还是有区别的。例如英飞凌、三菱和东艺等，它们凭借多年积累，在可靠性、稳定性及综合性能上具有明显优势。因此，即便国产品牌逐步崛起，但在核心参数及可靠性上仍与国际领先水平存在差距，这也是为什么进口品牌价格较高但依然被广泛采用的重要原因。 答：对于英伟达最新一代 NVL 配备的电源，电子电力这一块占到30%左右，可能更高一点，取决于配置。因为电源里面主要是电力电子强电部分，还包括 IC 驱动的集成电路、电感电容、PCB 板和机壳。主要核心的就是强电部分，目前碳化硅主要依靠英飞凌等头部厂商，台达、光宝和伟创力与他们之间有长期合作关系。 答：台达主要在泰国进行电源生产，而国内的东莞工厂则主要负责开关电源及 PC 电源的生产。泰国工厂是 AI 服务器电源的主要供货基地。同样地，麦格米特也将部分生产放置于泰国，泰国目前已经在出货通信电源，同时也在美国正在建设工厂。问：麦格米特能够进入英伟达供应链的原因是什么?是因为技术优势还是其他因素? 答：麦格米特能够进入英伟达供应链是多方面综合考量的结果。首先，麦米特本身在通用电源领域有深厚的技术积累并且长期为爱立信、诺基亚和西门子等国际大厂供货，这使其在客户基础和技术实力上具有明显优势。此外，麦格米特与艾默生有商业关系，而艾默生后来被Vertiv收购，而Veriv与英伟达一直合作紧密，这也为麦格米特提供了进入英伟达供应链的重要商务优势。最后，英伟达为了保证其供应链安全，也会引进多个供应商。另外，麦格米特也-直在积极主动对接国际市场，去年业务基本40%以上都来自国外。问：电源是否会像光通信一样，随着技术的升级，需求会发生很大的变化? 答：光通信或铜缆等连接方式可能随着芯片开发而变化，但是电源属于基础设施，无论前端如何变化，对电力供应的基本需求始终存在。电源最基本的作用就是用于供电，随着电源配置数量的增加，还需要对电源之间的电流分配均衡进行管理，另外还涉及节能。问：在国内服务器电源市场中，哪些国内厂商具有较大机会? 答：在国内服务器电源市场中，欧陆通具有较大的影响力。如果华为的服务器业务起，欧陆通可能会受益匪浅。麦格米特方面主要取决于公司的战略重点是布局国内市场还是国际市场。由于麦格米特目前与英伟达合作，而英伟达与华为存在竞争关系，因此其进入华为供应链面临挑战，涉及到技术保密等问题。人工智能需要怎样的服务器电源？（20240715）国际能源署（IEA）的数据指出，2023年NVIDIA芯片的电力消耗已达7.3TWh，预估至2026年，这一数字将飙升至2023年的十倍。在电力需求日益增长的情境下，高效能的服务器电源变得至关重要。相较于传统服务器电源96%的转换效率，AI服务器电源需达到97.5%-98%的高标准，以降低能量损耗并支撑更高功率密度的GPU。AI模型与GPU技术的迭代促使AI服务器电源的功率密度不断提升。以H100服务器机架为例，10.2kW的功率需要配备19.8kW的电源；而NVL72机架的120kW功率则要求198kW的电源模块。AI服务器电源的功率密度可达100W/立方英寸，远超普通服务器电源的50W/立方英寸。AI服务器电源的功率密度目标是180W/立方英寸。AI服务器电源的架构由UPS、AC/DC和DC/DC三个层级构成，各司其职确保电力供应的连续性和稳定性。● UPS：在电网中断时提供临时电力，保护数据免受损失。● AC/DC：将电网的交流电转换为适合服务器使用的50V直流电。● DC/DC：进一步将50V直流电降至芯片可接受的0.8V。AC/DC电源模块包含电源模块（PSU）和电源管理控制器（PMC），例如，NVL72服务器机架需配置6组电源架，总计36个模块，总功率198kW。DC/DC模块则要求紧密贴合负载，以减少供电网络的损耗。 AI服务器电源的功率密度目标是180W/立方英寸，这对散热技术提出了新的挑战。液冷技术因能有效提升温控性能，正逐步取代传统的风冷方案。预计2024/25年，AI服务器电源的AC/DC和DC/DC需求将分别达到10.2GW/11.8GW和3GW/4GW。市场规模有望在2025年扩大至156亿至272亿元。当前市场由台系厂商引领，但国产品牌正在奋起直追，有望凭借持续的研发投入和技术积累，在未来占据一席之地。[最强逻辑系列】回顾：
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