AI芯片功率跃升驱动三次电源架构升级与价值重估

AI算力演进下的供电瓶颈下沉

随着人工智能大模型训练与推理需求的持续释放，数据中心算力基础设施正经历深刻变革。AI服务器电源系统的核心任务是将电网侧交流电逐级转换为CPU、GPU、ASIC等负载可用的稳定直流电。在AI芯片功率密度持续提升的背景下，供电瓶颈正从机房侧、机柜侧进一步下沉至板级与芯片侧。三次电源作为直接面向GPU/ASIC的末级电压调节环节，决定芯片供电稳定性、瞬态响应能力与算力释放水平，正伴随AI芯片功率跃升进入系统性升级周期。

英伟达数据中心GPU热设计功耗从A100的400W提升至B300的1400W，五年间提升逾2.5倍。在核心电压维持0.6V-1.8V低压区间的约束下，功耗提升最终转化为末级供电电流放大。千安级电流叠加毫欧级PDN阻抗，使I²R损耗呈平方级放大。同时，AI芯片负载快速波动对输出电压稳定性提出更高要求，三次电源面临大电流、高瞬态、小空间、高效率四重约束，架构升级成为必然方向。

技术路径：从分立向模块化与垂直供电演进

当前服务器CPU、GPU和ASIC核心电源仍以多相同步Buck为主流基础架构。多相Buck由多路同步Buck相位交错并联构成，通常包括多相控制器、DrMOS、电感及输入/输出电容等核心器件。该架构在纹波抑制、瞬态响应、轻载效率优化和热管理方面具备较强优势，但相数增加也会带来器件数量提升，推高成本并压缩板级空间。

为改善瞬态响应，TLVR（跨电感电压调节器）架构应运而生。TLVR在多相Buck基础上引入跨相磁耦合，当负载发生快速阶跃时，某一相电流变化可通过耦合绕组传导至其他相位，使更多相位参与瞬态电流补偿，从而降低对大规模输出去耦电容的依赖。中期看，TLVR、模块化POL、VPD垂直供电有望加速导入，分别改善瞬态响应、缩短客户设计周期、降低PDN阻抗并释放芯片周边空间。

长期来看，IVR、封装级电源和背面供电将与先进封装、Chiplet、HBM深度协同，推动三次电源进一步向封装和芯片内部迁移。垂直供电架构（VPD）通过穿透PCB层垂直向上输送电力，直接给上方的处理器供电，有效缩短了从VRM到SoC的电力传输距离，显著降低PDN阻抗和线路损耗，是应对未来万安级电流挑战的重要方向。

产业链影响：核心元器件量价齐升

三次电源升级驱动核心元器件需求结构性增长。DrMOS方面，高功率大电流推动DrMOS用量线性增长，产品规格由50A向80A/90A以上演进。前四大海外厂商合计份额约85%，供应紧张打开国产导入窗口。电感方面，高频化与小型化推动电感材料与工艺升级，TLVR架构的引入更是对电感一致性、耦合系数提出严苛要求，推动量价双击。

电容方面，MLCC用量较通用服务器提升约13倍，高端料号供给紧张推动价格上行。AI服务器所需MLCC并非普通消费电子通用料，而是更加偏向高容量、小尺寸、低ESR/ESL和高可靠规格。未来MLCC和硅电容或将分层应用互为补充，硅电容凭借低ESL、薄型化优势，将在近芯片去耦领域发挥关键作用。PCB方面，嵌入式电感/电容、高多层与3D结构成为高功率密度三次电源的重要升级方向，对散热和集成度提出极高要求。

竞争格局：海外主导与国产追赶

三次电源行业整体仍由海外及台系公司主导。芯片侧MPS、英飞凌领跑多相控制器与DrMOS市场；模组侧台达、伟创力、Vicor分别在全链路系统方案、垂直供电产品、分比式电源架构等领域形成差异化竞争优势；被动元件侧，村田、乾坤科技等厂商在高端MLCC和芯片电感领域占据优势。

国内厂商中，杰华特加速推进多相控制器和DrMOS产品导入，深南、中富深耕三次电源PCB并已实现批量交付，铂科、龙磁等则受益于高端芯片电感升级。从产业节奏看，三次电源将沿“成熟方案升级—模块化架构导入—封装级/芯片级供电演进”推进。短期业绩兑现确定性较强，长期具备平台协同和前瞻技术储备的厂商有望获得长期卡位价值。