电子行业：AI算力设施需求驱动，SiC／GaN打开成长空间

有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 电子行业 踪 ⚫ 事件： 8 月 1 日，英伟达官网更新 800V 直流电源架构合作商名录，氮化镓龙头企业英诺赛科上榜，为英伟达 Kyber 机架系统提供全链路氮化镓电源解决方案。 ⚫ 我们的观点：AI 算力设施对 SiC/GaN 器件需求提升，有望打开产业成长空间。部分投资者认为，由于碳化硅车型在新能源车领域的渗透率逐步迈向较高水平等原因，第三代半导体行业未来发展空间可能受限。但我们认为，SiC/GaN 在 AI 算力设施供电系统中的应用潜力尚未完全挖掘。未来，AI 服务器及数据中心对 SiC/GaN 器件需求有望持续提升，打开产业成长空间。 ⚫ AI 服务器功耗高，数据中心需要使用更高功率的供电架构。为了应对更高端的 AI 运算，服务器供电系统各环节的效能、功率密度需要进一步提高。在从电网到 IT 机架的降压环节，在功率要求提升的背景下传统的机架内部配电架构受限于功率密度、铜材用量和系统效率等方面的物理极限；基于此，英伟达正在推进 HVDC 供电架构，在数据中心外直接将 13.8kV 交流电转换为 800V 高压直流来为 IT 机架供电。在二次降压环节，传统的 12V 供电架构无法满足高效传输需求，当前 48V 及以上的供电系统正逐渐成为主流。随着 AI 服务器与数据中心对供电系统的要求提升，需要运用性能更优的功率器件以实现更高效的功率传输。 ⚫ SiC/GaN 可用于 HVDC、电源模块等场景，适配 AI 算力设施的大功率供电需求。SiC/GaN 等第三代半导体材料具有高击穿电场、高迁移率等特点，允许材料在更高的温度和电压下运行，降低能耗和成本。目前头部厂商正在持续推动 SiC/GaN 在 AI数据中心领域应用。例如，在 HVDC 方面，Navitas 宣布依靠 GaN 和 SiC 技术参与英伟达下一代 800V HVDC 电源架开发，为 Kyber 机架级系统内的 Rubin Ultra 等GPU 提供电力支持。在服务器电源方面，英飞凌基于 GaN/SiC 技术，持续推出更高功率的电源供应单元解决方案。展望未来，在 AI 服务器及数据中心的大功率供电需求不断提升的趋势下，SiC/GaN 有望得到更广泛的应用。 ⚫ 头部厂商推动产能布局，响应下游强劲需求。2025 年 7 月 Navitas 宣布与力积电建立战略合作伙伴关系，将采用力积电 8 寸 0.18 微米制程生产 GaN 产品。同月，英诺赛科确认公司将进一步提升 8 英寸产能，预计 2025 年年底将从 1.3 万片/月扩产至 2万片/月。头部厂商持续推动产能布局，响应市场对 SiC/GaN 需求的提升。 ⚫ AI 服务器及数据中心需求有望打开 SiC/GaN 功率器件成长空间。建议关注：GaN 行业龙头英诺赛科；深度布局 SiC/GaN 功率器件的头部功率器件厂商闻泰科技、华润微、新洁能、斯达半导、天岳先进；布局 SiC 功率器件业务的晶圆代工企业芯联集成-U；功率被动器件公司法拉电子、江海股份；布局第三代半导体设备市场的中微公司等。 风险提示 ⚫ 消费电子需求不及预期，AI 落地不及预期，竞争格局变化。 投资建议与投资标的 核心观点 国家/地区 中国 行业 电子行业 报告发布日期 2025 年 08 月 02 日 薛宏伟 xuehongwei@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860524110001 蒯剑 021-63325888*8514 kuaijian@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860514050005 香港证监会牌照：BPT856 韩潇锐 hanxiaorui@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860523080004 朱茜 zhuqian@orientsec.com.cn AI 算力浪涌，PCB 加速升级 2025-04-01 集群算力大势所趋，高速铜互连深度受益 2024-08-28 互联网大厂上调资本开支，AI 基础设施需求旺盛 2024-04-27 AI 算力设施需求驱动，SiC/GaN 打开成长空间 看好（维持） 电子行业动态跟踪 —— AI算力设施需求驱动，SiC/GaN打开成长空间 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 2 1．AI 算力设施对 SiC/GaN 器件需求提升，有望打开产业成长空间 数据中心供电系统包括多个电压转换环节。数据中心供电系统是数据中心正常工作的基本保障。在供电系统中，市电从 10KV+中压/高压交流电经降压变压器转换为 400V 等级低压，再通过 UPS或 HVDC 等环节实现 AC/DC 转换，提供冗余并降低损耗，经 PDU 等配电单元二次降压至服务器所需电压，最终以高功率密度输送至 IT 设备。在电压转换各环节中，需要依赖功率器件对电能进行转换，改变电子装置中的电压和频率、直流或交流。 图 1：AI 服务器及数据中心供电系统中包括多个电压转换环节 数据来源：英飞凌官网，东方证券研究所 从通算到智算，高压、高效成为重要趋势。通算中心的单机功率从之前 4~6KW 区间有望逐渐增加至智算中心(AIDC)的 20~50kW，在用电规模上，假设单机柜功耗在 12KW 水平，通算中心电力容量大概在 20MVA 左右。而在智算中心时代，单栋建筑的用电规模有望突破 100MW 水平。根据 IEA 预测，到 2026 年，AI 行业的电力需求将至少是 2023 年的 10 倍。在功耗及用电量提升的同时，AIDC能量密度也需要持续提升，高压、高效成为重要趋势。例如，根据英伟达官网，在服务器配电中从 415V AC 切换到 800V DC，可通过相同的导体尺寸多传输 85%的功率。这是因为较高的电压会降低电流需求，能降低电阻损耗并提高功率传输效率。 电子行业动态跟踪 —— AI算力设施需求驱动，SiC/GaN打开成长空间 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 3 图 2：进入 AIDC 时代后数据中心的单机功率有望显著提升（单位：kW 每机柜） 数据来源：华为，东方证券研究所 第三代半导体氮化镓、碳化硅材料在耐压性等方面性能优势突出。目前，在主要半导体材料中，以硅为代表的第一代半导体材料应用最为广泛。但是，硅材料所能抵抗的频率和电压都较低，在高温、高压及大电流等场景下存在性能瓶颈。与前两代半导体材料相比，氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等第三代半导体材料具备高频、耐高压、耐高温等优越性能，在新能源车、光伏、数据中心、轨道交通等领域有着很大应用潜力。 表 1：氮化镓、碳化硅材料在耐热性、耐压性等方面相对硅与砷化镓材料具有显著优势 类别 主要特点 第一代 半导体 第二代