电源行业报告：量价齐升周期，市场空间快速扩容

电源行业报告：量价齐升周期，市场空间快速扩容证券研究报告行业动态报告分析师：于芳博yufangbo@csc.com.cnSAC 编号：S1440522030001发布日期：2024年10月20日本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。同时请务必阅读正文之后的免责条款和声明。分析师：方子箫fangzixiao@csc.com.cnSAC 编号：S1440524070009• 伴随AI服务器功耗总额的快速提升，在OCP ORV3标准限制下服务器电源必须在保持能源转化率不变的背景下通过提升功率密度以满足服务器运转需要。更好的材料、更优的拓扑、更多的集成是功率密度提升的主要途径，而较为集中市场格局与稳健的毛利率上升则确保了从成本到价格的路径传导，并直接带来电源在服务器整机中的价值量占比提升和市场空间的快速扩容。1•电源核心起到整流与降压两项功能，其中AC/DC电源占据空间大头。本质上，电源本身不产生任何能量，只是作为电网中电能的传导，其核心是实现整流与变压两项功能。AI数据中心的供电架构从主要分为三级：UPS—AC/DC—DC/DC，其中服务器电源主要指AC/DC与DC/DC部分。AC/DC是镶嵌在服务器机架上的电源，其同时具备降压和整流作用，产品结构复杂，单价高且冗余大，是服务器电源市场主要构成。DC/DC是集成于服务器内部基板上的电源模块，主要是对电流做二次降压以供应芯片使用，市场空间小且国内厂商参与少。产业链角度看上游功率器件是决定电源产品性能的核心影响因素，其材料成本直接决定电源定价，而下游云厂在逐渐接替整机厂成为电源份额决定方。•能耗快速提升背景下，量价齐升促进市场空间快速扩容。AI需求带动能耗进入快速增长阶段，伴随GPU功耗的持续上行，单台服务器能耗的快速增长驱动电源功率密度快速提升，并同时带来服务器电源总功耗（会有冗余配置）和单瓦特价格的同步增长，量价齐升背景下市场空间大幅扩容。过往服务器电源属于细分市场，本轮AI爆发前市场空间相对较小，仅考虑海外服务器持续推出带来的空间增量，全球服务器电源市场空间也可实现翻倍式增长。此外，考虑到高功率密度电源在毛利率上亦有所提升，电源厂业绩释放也存在较大弹性。•短期看，2000-3000W电源份额提升促进大陆厂商业绩高增。短期维度看，当前大陆服务器电源厂业绩增长存在两点催化：1）受芯片供应卡脖子影响，大陆服务器电源需求以3000W以下电源为主，过往大陆厂商承接2000W以下份额，台达占据2000-3000W市场份额，经过数年产品验证，国产替代加速背景下2000-3000W电源成为大陆电源厂业绩增量来源；2）受益于24H1通用服务器出货高景气，大陆服务器电源厂均实现业绩高速增长。长期维度看，伴随国产GPU性能持续突破，国产服务器整体功耗持续提升，大陆电源厂也将充分享受单瓦特价格提升红利，并迎来盈利能力快速上行。2目录目录一、电源行业概述：AC/DC是电源市场的主要构成二、服务器电源行业核心成长逻辑：功率密度提升决定产业空间上限三、大陆电源产业现状分析：伴随GPU供应改善，大陆电源厂已进入高速成长期3 本质上，电源本身不产生任何能量，只是作为电网中电能的传导，其核心是实现整流与变压两项功能。整流即是实现不同形态电能的转换（直流变交流、交流变直流），变压即是实现电压的升高或降低。此外，针对于特定场景，电源会添加额外功能，如服务器电源就需要在散热、监控、电流调节上做额外的功能追加从用途功能分类上，电源可分为普通电源（PC等消费电子）/特种电源（服务器医疗工业电源等）、AC/DC(交流-直流）与DC/DC（直流-直流）。此外从冗余角度考虑，电源还可分为单体电源/冗余电源/CRPS电源等。 从形态分类上，电源可分为嵌入式电源与非嵌入式电源，嵌入式电源通常被直接安装在设备内部或特定空间内，又可分为普通开关电源与模块电源两类，其中模块电源往往是被镶嵌在电路板上。图：电源构成分类-按用途资料来源：台达官网，中信建投4 整体来看，AI电源的架构从供电次序的角度来看主要分为三级：UPS—AC/DC—DC/DC。在数据中心的电力从电网传输到加速器芯片的过程中，电压要从1-3万伏特降低至0.5~1伏特以供芯片使用，其中电源主要指AC/DC与DC/DC部分。 AC/DC：AC/DC环节的输入是PDU输入的交流电，经过降压、整流两个过程最终输出12V直流电，此后再经过层层降压以达到芯片的工作电压（AI服务器因为耗电大,为减少损耗所以可能选择先输出较高的50V/48V电压）。 DC/DC：DC/DC环节则进一步将电压调降至芯片可用电压，一般而言是将12V降至1V或0.8V，若整体服务器功耗较大，也可能是先从50V/48V降至12V，再从12V降低至1V或0.8V。资料来源：刘艳丽等《可移动式集装箱数据中心电源系统方案设计》，Schneider，中信建投图：传统数据中心供电体系构成图：NVL72采用机架统一供电（线束长度短）与48VDC电压确保电能利用率提升5AC/DC是镶嵌在服务器机架上的电源，其同时具备降压和整流作用。因为其体积层面受到机架限制较大，伴随服务器整体功耗快速提升，其功率密度也需要快速提升。当前AI服务器主要采用三种规格的AC/DC电源：CRPS185、CRPS265、OCP。三种电源长宽高尺寸分别为：185mm*73.5mm*40mm、265mm*73.5mm*40mm、700mm*73.5mm*40mm，即仅在长度层面存在差异，采用行业性的共同标准有助于服务器产品快速升级。 AC/DC电源 根据可负载瓦数、 能源转化率、体 积等加以区分。 从瓦数上看可分为2000W以下的常规服务 器电源（800/1300/1600W）与2000W以上的高功率服务器（2400/2700/3000/3300W）。从能源转化率上看可分为铜牌（85%）、银牌（89%）、金牌（92%）、白金牌（94%）、钛金牌（96%）、从体积维度也存在长短区别。AC/DC电源通过多种电路结构以同时实现降压与整流作用，产品结构复杂，单价高且冗余大，是服务器电源市场主要构成资料来源：纳微半导体官网，中信建投图：AI服务器常用CRPS（左）与OCP（右）图：AC/DC电源技术指标进步方向6 DC/DC是集成于服务器内部基板上的电源模块，主要是对电流做二次降压以供应芯片使用。先进的GPU通用采用7nm甚至更先进的制程，因此通常采用1v或0.8v的额定电压以防止击穿现象，高功率搭配低电压使得电路电流往往超过1000A，高电流使主板损耗大量热量。因此DC/DC必须尽量小巧且靠近负载装置。最近的技术趋势是供电模式会从原本水平供电，走向“背后供电”。即原本的电源模组围绕在GPU晶片的周围，为了缩短距离，电源模组改放到晶片正下方来供电，距离缩短成仅是主机板的厚度，从数十毫米缩短至1、2毫米的距离。 DC/DC电源因为是以模块形式出现，内部器件含量较少，因此单瓦特价格显著低于AC/DC电源，需求量层面，DC/DC电源较少做冗余配置，同功耗下需求量低于AC/D