2024年电源行业研究报告：量价齐升周期，市场空间快速扩容

一、电源行业概述：AC/DC是电源市场的主要构成

电源的核心功能在于整流与变压

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。

数据中心电源系统由三层架构构成

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。

AC/DC电源是当前服务器电源市场的主要构成

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。

DC/DC电源市场空间远小于AC/DC电源

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/DC电源。总体看DC-DC模块市场空间小且国内厂商参与少。

上游功率器件直接决定电源产品性能

服务器电源上游原材料主要为半导体、PCB、电阻电容、磁性材料、线材、外壳等电子元器件行业。近两年来伴随电源 功耗范围的迅速扩大，半导体材料成为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； 服务器电源中游主要为电源制造商，台系企业以台达、光宝为代表，国内以长城电源、欧陆通、华为能源、高斯宝等为 代表，目前高功率AI服务器（采用3000W以上电源）市场主要由台系厂商占据，中档AI服务器（采用2000-3000W电源） 和通用服务器（采用2000W以下电源）则存在一定竞争； 服务器电源直接销售给服务器整机厂商（浪潮、紫光、中兴通讯等），但AI服务器配置方案多是由下游云厂决定；考虑 到当前GPU来源较为垄断，电源厂合作对象有上移趋势，即通过参与芯片厂预研合作以提前占据市场份额。

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

服务器电源（AC-DC）行业核心成长逻辑

核心逻辑：伴随服务器（尤其是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通过提升功率 密度并维持高能源转化率（钛金96%以上）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 器整机中的价值量提升。 AC/DC电源功率密度提升的限制因素在于过大电流带来的发热效应与电流波动（?=??），也因此需要在原材料、拓扑结 构、集成等层面做出改变（发热多能量损耗高，能量转换率降低）。 更好的材料：解决发热效应(Q=?^2 ?)需要降低器件电阻，由于体积有限无法拓宽横截面(?=? ?/?)，因此只能选择开 关频率更快和电阻率上更低的材料器件，如氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）宽带隙半导体材料制成的MOSFET； 更优的拓扑结构：合理的电路拓扑结构结合软件控制可以降低电源的损耗和提高效率，如1）降低磁性组件体积的伏秒 积；2）控制时序精度以尽可能减少冗余；3）通过先进的栅极驱动和保护功能尽可能降低开关损耗；4）通过快速控制 技术减少无源器件输出（体积占比）；5）通过采用高压GaN器件在隔离式离线应用中实现更好的拓扑 。更好的集成；通过器件之间的集成，从而实现PCB板占用面积的减小，寄生效应的降低与重复器件的减少（多个器件集 成在一起可以有较多功能复用），如将有保护工程的GaN FET和驱动器集成在一起以实现效率最大化。

新趋势下AC/DC电源的量与价：定价机制

对于AC/DC电源而言，电源价格由总功耗数与单瓦特价格共同决定，并逐渐在服务器整机中逐渐占据更大的价值量比重。 总功耗数本身跟随单台服务器功耗上升而上升：伴随单芯片功耗与服务器芯片数持续提升，服务器总功耗快速上升，而 电源放置位置的固定要求单台电源总功耗数快速上升。参照海外器件厂商绘制的电源技术路线图，后续预计每年主流电 源产品功耗总额将提升1000W以上。 单瓦特价格跟随功率密度快速提升：总体看，电源材料/结构决定功率密度，同时决定单瓦特成本。而毛利率的稳定使 得成本的提升可以被传递至价格段，因此单瓦特价格跟随功率密度快速提升。以京东上显示的长城电源为例，GWCRPS1600W对应功率密度为48W/in3,售价1300元，单瓦特价格为0.8元/W，能源转化率94%。而GW-CRPS2700W对应功率密 度为81W/in3，售价2700，单瓦特价格为1元/W，能源转化率94%，相较1600W产品在价格上有一定提升。

单机柜总功耗提升对供电散热等均提出更高要求

单服务器层面看，更高的单机功耗对电源的功率密度与能源转化率提出更高要求，从而带来电源量价齐升 。机柜整体层面看，伴随单机柜容纳GPU数量逐渐增多，机柜功耗总额快速提升（NVL 72总功耗已达120KW），从而在三 个层面对供电系统提出更好要求：1）更高性能的供电总线；2）更高压的交流与直流电（如DC/DC模块电压输入可达 800V，从而大幅减少发热损耗）；3）更低损耗的内部供电电路。 总体来看，伴随机柜层面功率总额的快速上升，电源同样会因为对供电能力要求的再次提升从而实现更快的空间扩容。

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

短期看，2000W电源份额提升促进大陆厂商业绩高增

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，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 。 相较通用服务器，AI服务器定制化程度较高，需要充分考虑机房散热方案，因此大多针对下游云厂商需求做个性化配置， 云厂商具有各配件厂商选择权。因此AI服务器电源的国产替代往往是由云厂选择国产化方案导致。

从国产芯片生产进度看电源行业业绩增长

当前大陆电源厂产品升级主要受到国产芯片算力功耗影响，后续若芯片侧性能突破，大陆电源产品也将跟随升级； 从目前已有产品看，国产训练端芯片（昇腾910、寒武纪370等）仍与海外A100在性能生态上有一定差距，尚需时间追赶 。 2024年上半年，寒武纪归母净利润亏损收窄2.7%。存货方面，公司季度末存货2.35亿元，较一季度末增加约1亿元，同 时预付款5.5亿元，较一季度末增加约3.5亿元。随着产业链不断成熟，国产芯片长期发展前景可期。

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