2025年元器件行业分析：AI服务器需求高企，重构冷却、电源、互联

1. AI 服务器走向高集成，冷却、电源及互联系统重构

规模化法则预计持续，算力需求持续增长。2024 年 9 月，OPENAI 发布 o1 模型，其采用思维链进行推理，通过增加算力与推理时间换取推理能力提升， 实现推理侧 scaling law（规模化法则），推理算力需求预计将快速增长。目 前以 AutoGLM 的 AI Agent 加速搭载至手机等硬件终端，与传统 AI 功能相 比，其可理解用户指令并自动执行连续化的流程操作，推动用户体验质变。 根据 Gartner，预计 2028 年 15%以上的日常任务将由 AI Agent 自主执行。 高智能水平 AI Agent 预计短期仍将依赖于云侧算力，带动服务器算力需求 增长。根据 IDC，中国智能算力规模将由 259.9 亿 EFLOPS 增长至 812.5 亿 EFLOPS。

国内云厂商及运营商积极推动数据中心建设，中国 AI 服务器需求加速增 长。根据中商产业研究院，2023 年中国 AI 服务器主要应用于互联网厂商和 运营商，占比分别为 47%/20%。2022 年以来字节跳动积极建设数据中心， 2023 年 5 月发布华东数据中心招标项目，预计 2025 年投产。2024 年 6 月 计划在马来西亚投资约 21.3 亿美元建立 AIDC，并计划 2025 年在泰国建立 数据中心。腾讯 2024 年 5 月在广东韶关举行粤港澳大湾区算力中心项目， 可建设约 30 万个标准机柜，2024 年资本开支同比+122%。2024 年中国移动 /中国联通/中国电信服务器招标金额分别为 191/23.75/168 亿元，同比 +41.5%/-48.4%/+28.2%。根据 IDC，2024 年中国 AI 服务器市场规模达 190 亿美元，预计 2028 年达到 550 亿美元，CAGR 为 30.4%。

AI 服务器走向高集成、高功耗。为支撑更高效、更快速的模型训练和推理 需求，降低机柜间数据传输时延影响，AI 服务器单机柜算力持续提升，未 来单个服务器将集成更多 GPU。以英伟达 AI 服务器为例，其单机柜 GPU 数量由 HGX 的 32 个升级至 NVL72 的 72 个，未来或升级至 Rubin 架构的 288 个 GPU。伴随 AI 服务器算力增长，其单机柜功耗亦大幅提升。根据 Semianalysis，英伟达 HGX 向 NVL72 迭代过程中，单机柜功耗由 50kw 增 长至 198kw，未来 Rubin 架构或增长至 1MW。

液冷方案成为必然选择，电源功率密度升级，互联架构采用更多铜连接。冷 却系统：根据英伟达和 semianalysis，风冷方案散热极限约单机柜 30kw 左 右，难以满足 AI 服务器高功耗需求。目前 NVL72 冷却系统基于 85%的冷 板液冷以及 15%的空冷，未来 Rubin 架构或全面采用液冷；电源：根据英 伟达，目前 NVL 72 采用 5.5 kw 服务器电源，并搭载 6 层 powershelf，电源 功率达 198 kw。根据 Navitas，AC/DC 服务器电源功率将持续提升，未来将 升级至 8 kw 以上；铜连接：伴随 GPU 间信号传输量及传输速率提升，基 于 PCB 的信号传输方案损耗较大。根据英伟达官网，为降低柜内互联损耗 同时保持较低成本，NVL72 内 GPU 与 NVSwitch 互联均采用铜缆连接，主 要包括 overpass 跳线以及背板连接线缆，NVL72 中 224G 高速铜连接器达 到 2592 个。伴随 AI 服务器集成度持续提升，液冷、电源及互联系统将充 分受益，有望实现量价齐升。

2. 服务器液冷：冷板式或为短期主流，模式走向方案差 异化和部件标准化

2.1. 机柜功率密度增长驱动液冷落地，液冷运营成本已具性价比

机柜功耗密度呈增长趋势，风冷散热能力有限，液冷方案是必然选择。目前 英伟达及 AMD 发布的算力芯片，其功率密度均在 60 W/平方厘米以上。根 据 Flex power modules，服务器机柜功率密度持续增长，2023 年单机机柜功 耗密度接近 14 kw。根据维谛，英伟达服务器机柜功耗将持续增长，Rubin Ultra 峰值机柜密度功耗最高或超过 1000 kw。风冷系统最高可实现 30kw 机 柜散热，液冷方案是未来必然选择。目前 GB200 NVL72 及 NVL36 均已采 用液冷散热方案，伴随算力芯片功耗密度以及机柜集成度持续提升，液冷方 案在 AI 服务器渗透率有望持续提升。

液冷方案运营成本已低于风冷，长期运营更具性价比。根据 Supermicro 数 据，以 DGX H100 服务器为例，冷板液冷系统建设费用较风冷方案高约 3 万美元。由于液冷系统不需安装风扇，基于液冷方案的服务器功耗将由 7 kw 下降至 6.3 kw，对应液冷及风冷单机柜的芯片功耗分别为 50.4/56 kw。由于 液冷及风冷方案的 PUE 分别为 1.1/1.5，经我们测算可得对应液冷、风冷单 机柜总功耗为 55.4/84 kw；假设当地电价为 0.1 美元/kw，则 2.4 年后液冷方 案全生命周期运营成本即低于风冷方案。

2.2. 液冷方案多样，短期看好冷板式液冷发展

根据液冷方式可分为冷板式、浸没式和喷淋式。冷板式液冷：通过液冷板 （通常为铜铝等导热金属构成的封闭腔体）将发热器件的热量间接传递给 封闭在循环管路的冷却液体，散热性能好。其核心组件包括冷板套件、CDU、 manifold、快接头；浸没式液冷以冷却液作为传热介质，将发热器件完全浸没在冷却液中，发热器件与冷却液直接接触进行热交换。其腔体、冷却介质 与冷板式存在显著差异。根据热交换过程中冷却液是否发生相态变化可分 为单相浸没液冷与两相浸没液冷；喷淋式液冷通过重力或系统压力将冷却 液直接喷洒至发热器件或与之连接的导热元件，其可实现 100%液冷，结构 颠覆性较浸没式液冷更小，但节能效果较浸没式液冷差。

我们认为冷板式将是短期主流液冷方案。（1）单点散热能力强。根据《全液 冷冷板系统参考设计及验证白皮书》，冷板式液冷单芯片散热能力在 1 kw 以 上，较单相浸没更强；（2）初始投资成本低。根据 CDCC 测算，30 kw 机柜 采用冷板式/浸没式液冷方案的 CAPEX 分别为 2.1/3.1 万元/IT kw；（3）运 维难度更低。浸没式液冷需采用大量氟化液，根据《冷板液冷服务器设计白 皮书》，浸没式液冷每箱需使用 700~800 L 氟化液，按照密度 1.8kg/L 测算， 仅冷却液重量即达到 1.3~1.4 吨，单机柜质量较冷板液冷高 50~60%，对数 据中心基建水平提出更高要求。并且冷板式液冷维修可直接更换对应冷板， 浸没式需将液体倒出后整体维修，维护过程复杂。（4）维谛积极开发双相冷 板液冷，将进一步提升冷板液冷散热性能。

服务器液冷市场规模高速增长，主要应用于泛互联网及政府部门。根据 Omdia，2023-2028 年全球数据中心冷却方案市场规模由 76.7 亿美元增长至 168 亿美元，CAGR 为 17%。其中液冷渗透率由 13%提高至 33%，预计 2028 年全球数据中心液冷方案市场规模将达到 55.44 亿美元。根据 IDC，2024H1 中国液冷服务器市场同比+98.3%至 12.36 亿美元，其中冷板式液冷占比 95% 以上。预计 2023-2028 年中国液冷服务器市场将由 14.6 亿美元增长至 102 亿美元，CAGR 达 47.6%。根据科智咨询，2022 年液冷服务器在互联网/政 府/电信/金融占比分别为 32%/27%/18.5%/11.7%。

液冷竞争格局仍较分散，国内英维克份额领先。根据 QYResearch，全球数 据中心液冷技术生产商主要包括 Vertiv、Stulz、Midas Immersion Cooling、 Rittal、英维克等。2023 年全球 CR5 约 40%，CR10 约 57%，其中 Vertiv、 Stulz 与 Midas Immersion Cooling 市占率分别达 12%/8%/7%。目前国内市 场主要液冷厂商均具备冷板式和浸没式液冷解决方案，其中英维克在收入 及毛利率水平方面均处于领先水平。根据 Wind，2023 年英维克数据中心业 务收入达 16.4 亿元，较高澜股份/曙光数创/申菱环境高 14.52/9.9/7.58 亿元。 2023 年英维克毛利率为 32.35%，较高澜股份/曙光数创/申菱环境高 15.5/0.98/10.48 pct。

我们认为服务器液冷未来走向方案差异化和部件标准化，设计方案侧重研 发能力，部件制造偏重代工水平与成本控制。液冷方案：液冷厂商需要根据 客户每一代 GPU 芯片功耗、服务器互联方式、使用场景设计对应的液冷方 案，满足客户差异化需求，因此需要持续进行研发投入开发相应的液冷方案。 2023 年英维克、高澜股份、曙光数创、申菱环境的研发投入分别为 2.63/0.39/0.68/1.54 亿元，研发费用率分别为 7.45%/6.79%/10.5%/6.15%；部 件制造：目前下游服务器厂商接口标准并不统一，我们认为伴随后续生态成 熟，有望建立统一的配置标准，方便部件采购与运维管理。零部件标准化将 对液冷厂商的代工制造与成本控制能力提出更高要求。

3. 服务器电源：迈向高功率密度，国产突破可期

3.1. AI 服务器电源包括 UPS、AC/DC、DC/DC，功率密度持续 增长

AI 服务器电源架构分为 UPS、AC/DC、DC/DC。电力由数据中心进入服务 器过程中，需要将 220/380 V 的交流电转换为直流电并将电压降低至 CPU/GPU 正常运行所需的工作电压。在此过程中，服务器电源架构主要包 括保障电路 UPS、机架电源 AC/DC、芯片电源模组 DC/DC。UPS：将蓄电 池与主机连接，通过逆变电路等模块可将直流电转换为市电。当市电正常供 应时为负载提供稳定电压、频率的优质交流电并给蓄电池充电；当市电故障 时，逆变电路将蓄电池的直流电转化为电压、频率稳定的交流电为负载供电； AC/DC：主要包括电源供应单元（PSU）和电源管理控制器（PMC），其中 PSU 负责将来自电网的交流电（AC）转换为直流电（DC），并将电压降低 至 50 V。PMC 是用于管理和优化服务器电源的控制器，一般安装在服务器 主板或作为独立设备安装在服务器机柜中。AC/DC 通常采用 N+1 或 N+N 冗余以满足电力稳定供应和高转换效率。DC/DC：主要包括控制集成 IC、 电感、二极管、三极管以及电力电容器。针对 CPU、GPU 等服务器内部组 件，通过 DC/DC 转换器可将 48 V 电压降低至 12/0.8 V，满足相应组件需 求。

AI 芯片功耗提高与机柜集成度提升驱动 AC/DC 电源功率密度增长。根据 英伟达，其 B100 芯片 TDP 为 1000w，较 H100 高 300w，伴随芯片算力持 续增长，单芯片功耗将持续提升。根据 Seminanalysis，英伟达下一代 Rubin 架构服务器机柜功率或接近1MW水平，驱动AI服务器电源功率密度升级。 根据 Navitas Semiconductor，2023-2025 年服务器 AC/DC 电源功率密度有望 达到 100 W/立方英寸，远期或进一步提升至 180 W/立方英寸。

基于材料、IC 封装、电路设计等技术创新可显著提高功率密度。（1）材料： 根据 TrendForce，GaN 可有效降低能量损耗并提升功率密度。根据英飞凌 发布的 AC/DC 升级路线，伴随功率器件由 Si、SiC 升级至 Si、SiC、GaN， 其最大负载功率由 3.3 kw 升级至 12 kw，功率密度由 32 W/立方英寸提高至 100 W/立方英寸；（2）IC 封装：根据德州仪器，其引入 HotRod 封装，通过 倒装芯片式封装取代传统的键合线四方扁平无引线封装 QFN，进而降低倒 装芯片式封装中常见的寄生环路电感；（3）先进电路设计：根据德州仪器， 其通过飞跨电容四电平转换器拓扑降低器件额定电压、减小磁滤波器尺寸 并改善热分布，进而提高电源功率密度。

3.2. 中国 AI 服务器电源市场加速成长，看好国产突破

经我们测算 2025 年中国 AI 服务器电源市场规模达到 83.34~156.80 亿元。 主要假设如下：（1）根据 IDC，2024-2026 年中国 AI 服务器由 190 亿元美 元增长至 340 亿美元，2023 年 AI 推理服务器占比 67%。伴随推理侧重要 性增加，假定 2024-2026 年推理服务器占比由 70%逐渐增长至 74%；（2） 根据英伟达 H20 及华为 KunLun G5500，假定 2024 年 AI 训练服务器及推 理服务器均价为100/15万元，2025-2026年训练及推理GPU价格基本不变； （3）根据台达官网，目前国内 AI 服务器电源功率主要是 3.3kw，假定 2025- 2026 年 3.3kw 电源主导；（4）根据台达，GPU 使用的 5.5kw 电源价格为 2~3 元/w，假定其为 2.5 元/w。基于 N+1 及 N+N 冗余条件，经我们测算 2025 年 中国 AI 服务器电源市场规模达到 83.34~156.80 亿元。

目前 AI 服务器电源市场仍然以台达、光宝等台系厂商为主，看好本土厂商 突破。根据台达披露，2023 年营收 130.7 亿美元，其中 AI 服务器电源占比 约 2%，约合 2.6 亿美元。目前 AC/DC 方面，台达推出 33/66kw 机架式电 源，能源效率高达 97.5%。DC/DC 方面，具备多款 200-2000w 产品，能效 高达 98.5%。订单方面，台达已取得 Blackwell 架构系列 B100、B200、GB200 服务器电源订单。2023 年光宝营收 331.5 亿元，其中云及 AIoT 部门收入占 比为 35%，预计 2024 年 AI 服务器电源收入呈两位数增长。目前光宝已推 出 5.5kw 服务器电源与 33kw 机柜式电源，正在开发 8kw 及更高功率密度 和转换效率的服务器电源。国内服务器电源厂商目前收入体量仍较小，2023 年麦格米特/欧陆通电源产品营收分别为 21.22/8.11 亿元。目前麦格米特已 推出功率 4350W 的电源产品，并进入国际 GPU 大客户供应链。麦格米特、 欧陆通正积极推进 5.5 kw AI 服务器电源在客户端的验证，中国长城及泰嘉 股份也积极开发 AI 服务器电源产品。伴随国内服务器电源厂商持续投入以 及国产服务器厂商导入，未来进展有望加速。

4. 服务器连接器：互联速率加速提升，国产厂商迎发展 机遇

高速连接器主要包括高速背板连接器与高速 IO 连接器。高速背板连接器： 主要用于连接单板和背板，负责传递高速差分信号或单端信号及传递电流， 是实现系统模块间实现高速连接的关键组件，主要应用于大型通讯设备、超 高性能服务器、高端存储设备等。结构方面主要包括插头和插座两部分，插 座由基座、屏蔽件、信号针组成，插头由基座、wafer（信号晶片）、固定支 架组成。伴随 AI 服务器通信互联速率要求提升，高速背板连接器逐渐向高 速化、小型化及低损耗方向发展。高速 IO 连接器：安装在通信设备及服务 器设备面板上，一端连接内部 PCB 板连接器，一端对插光电转换模块及电 模块，实现设备内外部数据交换。

经我们测算，NVL72 中高速背板连接器与高速 I/O 连接器价值量分别为 23.3/5.4 万元。根据英伟达，NVL72 中共有 72 个 GPU，其中每个 GPU 对 应 18 个高速背板连接器，共计需要 1296 对。按照单对高速背板连接器 180 元价格进行计算，经我们测算 NVL72 中高速背板连接器价值量为 23.3 万 元。根据 Semianalysis，伴随 NVL72 服务器集群规模增长，单个 GPU 对应 光模块数量由 1：2.5 提高至 1：3.5。假定按照 GPU：光模块数量比 1：3 进 行测算，同时按照 800G 高速 IO 连接器单价 250 元进行计算，经我们测算 NVL72 中高速 I/O 连接器价值量为 5.4 万元。

4.1. 专利壁垒减弱，112G 国产连接器量产，224G 仍在研发

服务器通信技术持续升级，高速背板连接器加速迭代，经我们测算 2025 年 NVL72 及 NVL36 对应连接器市场约 80 亿元。伴随信号传输速率持续提升， 背板连接器中触点密度不断增加，泰科、Molex、安费诺等高速背板连接器 头部厂商目前已推出 224G 产品。根据 Fubon Research，2025 年 NVL72 及 NVL36 出货量分别为 2.7/1.2 万台，我们按照每台 NVL72 高速背板连接器 价值量 23.3 万元进行测算，经我们测算 2025 年 NVL72 及 NVL36 对应背 板连接器市场规模达 76.9 亿元。

海外厂商基于多年技术积累占据主要份额，专利壁垒深厚，224G 产品导入 大客户。根据 IECC，2020 年 25Gbps 及 56Gbps 背板连接器市场基本被安 费诺、莫仕、申泰、泰科垄断，其中 25Gbps 市场占比分别为 72%/20%/3%/5%， 56Gbps 市场占比分别为 60%/28%/10%/2%。根据 IECC，2020 年安费诺、 泰科电子、莫仕分别拥有高速连接器产品专利 573/624/558 项，增大新进入 者市场拓展难度。

专利壁垒减弱，国产连接器厂商持续加大研发投入，新品迭代加速。在 56G 及以下高速背板连接器领域，海外龙头厂商基于多年的技术积累领先国内 厂商，并通过专利互授形成专利壁垒。2023 年国内高速背板连接器厂商均 实现 56Gbps 产品量产。112G 背板连接器领域，以华丰科技、庆虹电子和 中航光电为代表的国产厂商与海外厂商推出时间差距缩小。2020 年安费诺、 泰科公开展示 112G 产品，2021 年华丰科技开始布局基于 PAM4 信号制式 的 112G 产品，截至 2023 年已完成主要客户产品测试，并且在 2022 年开始 进行 224G 产品预研发，海外专利制约影响减弱；近年来华丰科技、中航光 电逐步加大研发投入，2020-2023 年研发费用分别由 0.73/9.63 亿元增长至 0.94/21.97 亿元，研发费用率基本保持在 10%左右，持续注重研发加速新品突破。

国产通信设备厂商积极导入，国产替代进展可期。目前华为、中兴等国内通 信设备厂商积极导入国产高速背板连接器，2018 年华为与华丰科技进行合 作，2019 年 25Gbps 产品批量采购，2020 年哈勃科技投资有限公司成为庆 虹电子（苏州）有限公司股东，目前 112G 高速背板连接器产品已在华为服 务器中使用。伴随国产背板连接器厂商持续加大研发投入以及下游通信设 备厂商积极推进国内供应商产品验证，国产替代有望加速。

4.2. 高速 I/O 连接器持续迭代，国产厂商以自研或代工方式切入

受益通信总线速率提升，高速 I/O 连接器持续升级。高速 I/O 连接器接口技 术标准和通信协议与光模块保持一致，伴随光模块传输速率提高，高速 I/O 连接器持续升级。根据《下一代数据中心高速铜缆白皮书》，目前以 QSFPDD、OSFP 为代表的高速 I/O 连接器支持 8 通道，支持单通道 112Gbps 传 输速率，总带宽可达 800Gbps。

海外供应商占据主要市场份额，国内厂商通过自研或代工方式逐步切入。 基于多年技术与专利积累，目前泰科、安费诺、莫仕等海外厂商在高速 I/O 连接器市场份额保持领先。根据公司公告，2023 年安费诺、泰科连接器业 务收入分别为 41.1/6.2 亿美元，意华股份连接器收入仅为 17.84 亿元，较海 外头部厂商仍存在较大差距。并且海外头部厂商基于多年技术积累推出多 款 400G、800G 产品，并率先推出 1.6T 高速 I/O 连接器。目前国内企业主 要通过自研或代工方式逐步进入该领域。2023 年 6 月意华股份公告 QSFPDD 112G 连接器在下游客户小批量使用，立讯精密 112 G 连接器正积极推 进在下游客户中的验证。鼎通科技主要客户包括安费诺、莫仕、泰科，其主 要生产高速 I/O 连接器 cage 及精密结构件，通过组装后交给客户，切入国 内及国外供应链。

5. 服务器线缆：DAC 转向 AEC，铜缆仍具性价比

5.1. 铜缆具备高性价比，单台 NVL72 中价值量约 12.4 万元

铜缆互连是目前最具性价比的传输方式。对比传统 PCB：伴随传输速率提 高，传统 PCB 信号衰减程度快速提高，增加层数或更换新型材料会显著提 高使用成本。铜缆互连较 PCB 具备显著传输距离优势；对比 AOC：DAC 和 AEC 在功耗及成本均低于 AOC，具备高性价比。

铜缆主要包括无源 DAC、ACC 和 AEC，分别适用不同传输距离场景。无 源铜缆 DAC：其不需要外部电源，仅通过两根导线绞合形成双轴电缆。由 于其传输仅依赖铜线介质，无法放大信号或改善信号传输质量，因此传输距 离受到限制。目前在 NVL72 中主要用于 overpass 芯片跳线以及高速背板连 接线；有源铜缆 ACC：采用 redriver 芯片架构，可在不改变或减少电缆中噪 声的情况下放大信号，传输距离是 DAC 2-3 倍，目前用于 NVL36 机柜互 连；有源铜缆 AEC：采用 retimer 芯片架构，可在信号传输开始和结束时清 理、去除噪声并放大信号，传输距离较 ACC 更长，基于 100G 铜缆可实现 7m 左右传输。

经我们测算，NVL72 中铜缆裸线价值量约为 12.4 万元。根据英伟达，NVL72 中单个 GPU 单向带宽为 900GB/s，对应 72 根双向传输速率 200Gbps 的铜 缆。根据 semianalysis，NVL72 中 overpass 跳线距离 0.5 米以内，假定为 0.5 米，compute tray 与 switch tray 背板的铜线距离 0.5~1 米，假定为 0.7 米， 经我们测算 NVL72 中铜缆长度约 6220 米。按照单根铜缆裸线价格 20 元/ 米进行测算，单台 NVL72 中铜缆裸线价值量约为 12.4 万元。

5.2. 需求转向 AEC，产能存在硬性约束

预计 2025 年全球铜缆市场规模约 15 亿美元，伴随信号传输速率提高，AEC 份额占比提升。根据 LightCounting，伴随 GB200 量产，2025 年全球高速铜 缆市场规模同比增长约 90%至 15 亿美元，预计 2028 年市场规模接近 30 亿 美元。伴随单机柜 GPU 数量由 72 上升至 288，芯片间传输距离将显著延 长，同时传输速率增加将减少 DAC 传输距离。根据 LightCounting，2025- 2028 年 DAC 占比将由 54.8%降至 46.0%，AEC 占比由 35.6%增至 42.5%。

铜缆重心在芯线和成品，工艺存在较高技术壁垒，设备具备产能约束。产业 链：铜缆上游是铜线供应商，通过拉拔、热处理等工艺得到实心铜线，然后 通过镀银等工序提高导电和抗氧化能力。中游线缆厂商，经过挤塑绝缘、编 织、再次挤塑护套以及成圈成线等流程形成芯线，多股线经绞合等环节形成 成品线材。下游安费诺等厂商在芯线或成品线基础上经测试、组装后可出货。 工艺方面：铜缆生产涉及多步工艺，每步 knowhow 壁垒集中于关键设备改 造和调试能力、工艺参数控制。设备产能方面：其 26、27 号 AWG 线缆需 采用 fep 发泡机，目前主要由罗森道提供，由于罗森道主要上游均为欧洲企 业，叠加目前需求旺盛，整体交付周期较长，目前在 12 个月以上，具备较 强的供给约束。 目前国内高速铜缆厂商技术进展较快，已切入国际大客户供应链。目前沃 尔核材是高速铜缆头部厂商，主要产品包括 400G、800G 铜缆以及单通道112G、224G 铜缆芯线，其产品已经过大客户认证并进入量产。目前其通过 安费诺等客户进入 NV 供应链。神宇股份、金信诺、立讯精密、瑞可达等厂 商也在积极开发 800G 高速线缆、AEC 高速铜缆等产品落地，未来将受益 于国内 AI 服务器需求爆发。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）