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1、1证券研究报告作者:行业评级:上次评级:行业报告:请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明AIDC行业深度:通胀的机会在哪里?行业深度:通胀的机会在哪里?强于大市强于大市维持2025年03月2日(评级)分析师 孙潇雅 SAC执业证书编号:S1110520080009分析师 高鑫SAC执业证书编号:S1110523080001行业深度研究摘要2请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明1、国内外主要厂商在、国内外主要厂商在AIDC有大规模资本开支,基础设施行业空间显著增长。有大规模资本开支,基础设施行业空间显著增长。AIDC相较传统相较传统IDC算力指数级提升及功耗大幅上升:算力指数级提升及功耗大幅上
2、升:传统IDC单机柜功率密度通常在3-8kW,可装载的服务器设备数量有限,算力密度相对较低;而AIDC单机柜功率密度通常在20-100kW之间,算力密度指数级增长。国内外主要厂商均有大规模国内外主要厂商均有大规模AIDC资本开支:资本开支:国内的腾讯、阿里巴巴、字节跳动在2024年均有大规模的AIDC资本开支,其中字节跳动2024年的AIDC资本开支预计达到800亿,2025年增至1600亿元。同时,美国四大科技巨头微软、Meta、谷歌和亚马逊也在AI数据中心建设上持续加大投入。国内外的大规模资本开支将给AIDC基础设施行业带来显著的增量。AIDC基础设施可以分为机房内与机房外。相同环节的同种
3、产品,海外价值量相较国内更高。基础设施可以分为机房内与机房外。相同环节的同种产品,海外价值量相较国内更高。2、机房内:高功率、机房内:高功率AI服务器对核心部件要求高,带来电源、液冷、超级电容、服务器对核心部件要求高,带来电源、液冷、超级电容、BBU等投资机会。等投资机会。AI服务器电源:服务器电源:主要指应用于AI服务器中的AC-DC(220V-48V)电流转换的高功率电源,相较于普通服务器电源,其功率密度大幅提升、转换效率&冗余度提升,进而价值量有显著提升,26年全球市场规模有望超50亿美元。重点推荐进入国际头部重点推荐进入国际头部AI公司公司GB系列服务器系列服务器供应链的相关标的【麦格
4、米特】,建议关注受益于国产算力链发展的供应链的相关标的【麦格米特】,建议关注受益于国产算力链发展的【欧陆通欧陆通】。超级电容:超级电容:是一种能将电能储存在电场中的电子元器件,在AIDC中发挥“调峰+备电”两大功能。随着英伟达将锂离子超级电容(HSC)纳入GB200配置,预计带来8亿美元的市场增量,相较原本5000万美元的市场有显著弹性,提早布局HSC的厂商或将成为核心受益者。建议关注具备建议关注具备HSC技术的相关标的【江海股份】。技术的相关标的【江海股份】。BBU(电池备份单元):(电池备份单元):是一种安装在IT机柜内部、通过锂离子电池提供短期供电保障的备用电源,具备响应快、充电效率高、
5、空间节省的显著优势。英伟达的GB200机柜已经配置BBU,并将于GB300中纳入标配,2025年预计出货5万柜,将带动BBU产值89亿元。国内供应AES-KY、顺达的BBU零部件厂商,有望进入英伟达链成为核心受益者。重点推荐相关标的【蔚蓝锂芯】。重点推荐相关标的【蔚蓝锂芯】。nWnZoPsQtQrNrM8OaO9PoMpPpNsPiNrRsRiNmMsR9PmMxONZrMsNNZqRsO摘要3请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 液冷:液冷:AI技术快速发展推动GPU的功耗快速增长,如英伟达2022年推出的H100芯片功耗上升至700W,2024年发布的下一代B200芯片功耗将接近1000
6、W。目前发展的散热冷却技术主要有风冷和液冷两大类,随机架密度升至20kW以上,多种液冷技术应运而生、重要性凸显,以满足高热密度机柜的散热需求。重点推荐相关标的重点推荐相关标的【同飞股份同飞股份】、建议关注、建议关注【英维克英维克】(机械、通信组联合覆盖)。(机械、通信组联合覆盖)。3、机房外:、机房外:AIDC对对UPS&HVDC、柴油发电机电源、变压器、开关柜等增量需求大、柴油发电机电源、变压器、开关柜等增量需求大 UPS(不间断电源):(不间断电源):是一种含有储能装置的不间断备用电源,主要应用于对电源稳定性要求极高的领域。随着AIDC的发展,预计2025年UPS的市场规模达到191亿元。
7、目前,科华与华为在中国UPS行业处于领先地位,市场占比达到15.6%与14.2%,位列前二。重点推荐国重点推荐国内内UPS龙头标的【科华数据】(与通信组联合覆盖)、【科士达】。龙头标的【科华数据】(与通信组联合覆盖)、【科士达】。HVDC:是一种将交流电转换为直流电,再通过直流线路进行输送,直接为设备提供直流电源的技术,虽然初始投资较高,但是具备可靠性、转换效率、降本的优势。随着电力电子技术的快速发展,直流供电系统以其高度的可控性、灵活性、高效能和环境友好性,成为智算中心供配电系统的发展趋势。建议关注国内建议关注国内HVDC龙头标的【中恒电气】。龙头标的【中恒电气】。柴油发电机:柴油发电机:能
8、在市电断供时提供长时可靠的备用电力保障,是数据中心备用电源关键组成部分,我们预计应用于AIDC领域的柴油发电机市场规模有望达到2380亿元,市场前景广阔。在国内柴油发电机领域,海外企业正占据着国内头部市场,国产化替代空间大。建议建议关注国内相关标的【科泰电源】、【潍柴重机】。关注国内相关标的【科泰电源】、【潍柴重机】。配电系统:配电系统:供配电系统是保障数据中心安全可靠运行的关键基础设施。往后看,我们预计AIDC对业务的连续性具有极高要求,尤其考虑AIDC的使用性质、数据丢失或网络中断在经济或社会上造成的损失或影响程度,预计2N、3N等架构的配电系统需求将有所提高,带动相关变压器、开关、配电柜
9、等电力设备需求加速增长。重点推荐相关配电电力设备企业重点推荐相关配电电力设备企业【金盘科技金盘科技】、【明阳电气明阳电气】。4、风险提示:、风险提示:全球数据中心扩张进度不及预期、中美科技领域政策恶化、市场竞争加剧、技术迭代风险、测算具有一定的主观性。4请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明一、一、AIDC由机房内由机房内&机房外基础设施构成机房外基础设施构成 AIDC相较于传统IDC核心差距:算力指数级提升及功耗大幅上升 当前海内外主要CSP厂商进行AIDC军备竞赛,行业空间显著增长 AIDC是什么:是什么:AIDC是什么:人工智能数据中心(ArtificialIntelligenceDat
10、aCenter,简称AI数据中心)是专门为支持和加速人工智能(AI)应用而设计的基础设施。这类数据中心通常配备高性能计算资源,如专用的AI处理单元(如GPU、TPU等)、大规模存储解决方案、快速网络连接以及能够处理大数据集和高计算负载的硬件和软件平台。AI数据中心不仅用于运行AI模型,还承载了用于数据训练、推理、模型优化等过程所需的计算和存储需求。AIDC基础构成基础构成5资料来源:极云科技官网,芝能智芯微信公众号,阳明电路微信公众号,日立能源,瞻博网络,WEBKT,正泰电器官网,CDCC微信公众号,DOIT,戴尔官网,全汉企业官网,天风证券研究所相对位置相对位置环节环节主要部分主要部分功能功
11、能机柜内机柜内计算芯片计算芯片高性能CPU、GPU、TPU等提供高性能计算能力,支持AI模型的训练和推理任务智能存储智能存储SSD、HDD、NVMe、RAID等提供高效的存储服务,支持大规模数据的存储和快速访问智能网络智能网络高速以太网、InfiniBand、网络交换机、路由器实现服务器、存储设备之间的高速互联,支持大规模数据传输和高并发访问电源和电源和BBUBBU高性能电源、BBU(BatteryBackupUnit)、超级电容提供稳定的电源供应和断电保护,确保数据安全液冷系统液冷系统液冷机柜、散热模块提供高效的散热解决方案,支持高功率密度设备的运行机柜外机柜外电力系统电力系统UPS、HVD
12、C、变压器、开关柜、柴油发电机提供稳定的电力供应,确保机房在外部电力故障时的持续运行表:表:AIAI服务器主要部分及功能服务器主要部分及功能 AIDC与传统与传统IDC对比:对比:传统IDC单机柜功率密度通常在3-8kW,可装载的服务器设备数量有限,算力密度相对较低,一般采用传统风冷散热;而AIDC单机柜功率密度通常在20-100kW之间,算力密度指数级增长,主要采用液冷或风液混合的散热技术来有效带走热量,保证高性能计算设备的稳定运行。以英伟达液冷DGXGB200Superpod为例,英伟达液冷DGXGB200Superpod可以达到万亿级别的参数运算,但同时对冷却的需求也随之增长。据黄仁勋介
13、绍,冷却剂以每秒2升的速度进入25摄氏度的机架,离开时温度升高20度。AIDC相较于传统相较于传统IDC核心差距:算力指数级提升及功耗大幅上升核心差距:算力指数级提升及功耗大幅上升6资料来源:英伟达官网,万维易源等,天风证券研究所项目项目IDCIDCAIDCAIDC计算芯片以CPU为核心采用GPU、TPU等AI加速芯片,满足大规模并行计算需求,支持复杂AI模型训练与推理存储设备-配备高性能存储设备如NVMe固态硬盘等,满足AI数据的高速读写需求;构建分布式存储系统,实现数据的高效管理与共享制冷系统传统风冷由于AIDC能耗高、发热大,需采用液冷等高效冷却技术,如冷板液冷、浸没式液冷等,还可利用自
14、然冷源、优化冷却系统设计等,提高制冷效率,降低能耗供电系统传统的UPS系统建设高可靠供电系统,采用双路供电、UPS等保障电力供应稳定,同时应用高压直流供电、分布式电源等技术,提高供电效率和可靠性,降低能耗。机柜内的供电方式包括BBU,超级电容等,机柜外的电方式包括UPS、HVDC、变压器、开关柜、柴油发电机等。表:传统表:传统IDCIDC与与AIDCAIDC主要硬件设施及系统对比主要硬件设施及系统对比图:英伟达液冷图:英伟达液冷DGXGB200SuperpodDGXGB200Superpod当前海内外主要当前海内外主要CSP厂商进行厂商进行AIDC军备竞赛,行业空间显著增长军备竞赛,行业空间显
15、著增长7资料来源:腾讯官网,环球网,TheMotleyFool,中文科技资讯,亿欧,阿里巴巴官网,华尔街见闻,天风证券研究所公司投资规划字节跳动计划在2024年资本开支达到800亿元,2025年增至1600亿元,主要用于AI算力采购和数据中心建设。其中约900亿人民币将用于AI算力的采购,国内计划投入400亿人民币,国外(主要是东南亚地区)投入500亿人民币,以构建强大的AI计算能力基础;其余700亿人民币则分配给IDC基建以及网络设备如光模块、交换机的招标,国内500亿人民币,国外200亿人民币,旨在打造自主可控的大规模数据中心集群。腾讯2024年第三季度,腾讯的研发投入高达179亿元人民币
16、,与去年同期相比增长了近9%。自2018年以来,腾讯在研发上的总投入已经超过了3204亿元人民币。同时,腾讯推出了新一代的大模型“腾讯混元Turbo”。与上一代大模型相比,新一代模型在训练和推理效率上实现了翻倍提升,同时将推理成本减半。阿里巴巴截至2024年12月31日,阿里集团2025财年三季度资本支出高达1459亿元人民币,同比增长346.6%。据华尔街见闻报道,阿里巴巴集团CEO吴泳铭在2月24日宣布,未来三年,阿里将投入超过3800亿元,用于建设云和AI硬件基础设施,总额超过去十年总和(约3000亿人民币)。阿里巴巴官方表示将继续对客户和技术进行投入,尤其是在AI基建方面,以提升AI领
17、域的云采用量,并维持市场领先地位。表:国内主要AIDC厂商投资规划 国内厂商在国内厂商在AIDC基础设施等投入增加:基础设施等投入增加:2024H1,阿里巴巴的资本支出达到230亿元人民币,同比增长123%,主要用于购买处理器以训练其统一系列AI模型;腾讯的资本支出也增至230亿元人民币,同比增长176%,部分原因是对GPU和CPU服务器的投资增加;百度的资本支出达42亿元人民币,同比增长4%。尽管美国出口管制限制了对中国的高端AI处理器销售,如英伟达的H100和Blackwell系列,但中国科技巨头仍可以购买性能较低的处理器,如英伟达的H20。字节跳动作为英伟达的主要客户之一,也增加了其在人
18、工智能领域的支出,据Reuters声称,字节跳动已成为英伟达H20芯片最大的买家之一。其为中国数据中心购买了数十万台H20处理器。当前海内外主要当前海内外主要CSP厂商进行厂商进行AIDC军备竞赛,行业空间显著增长军备竞赛,行业空间显著增长8资料来源:万维易源,Bloomberg,CNBC,CreativeStrategies,FolikoInsight,TheRegister,APNEWS,天风证券研究所公司投资规划微软微软在截至2024年6月的上一财年,有超过500亿美元的资本支出,其中大部分与人工智能服务需求增加所推动的服务器群建设有关。并且微软计划在2025年投入800亿美元来建设AI
19、DC。Meta2024年4月,Meta声称要将今年的支出水平拉升到100亿美元以支撑其在AI服务器基础设施方面的战略。其AI布局主要集中在社交媒体内容审核、个性化推荐和虚拟现实(VR)等领域。Meta在社交媒体内容审核方面的投入占据了资本支出的35%,主要用于购置高性能计算设备和开发先进的AI算法。谷歌第三季度的资本支出为130亿美元,主要用于技术基础设施,其中约60%分配给服务器(包括TPU和GPU),40%分配给数据中心和网络设备。同时,谷歌计划将其在2024的AI基础设施投资上的支出增加到500亿美元以保持其在激烈的GPU竞争中保持优势地位。亚马逊亚马逊计划将其在2024年的资本支出增加
20、到750亿美元,在2025年甚至会更多。主要是为了应对不断增长的云服务需求,并且这些支出大部分是在云计算业务上。2024年3月27日,亚马逊向AI初创公司Anthropic追加投资27.5亿美元,两家公司正在合作开发所谓的基础模型,这些模型为引起全球关注的生成式AI系统奠定了基础。表:微软、微软、Meta、谷歌和亚马逊、谷歌和亚马逊2024年年1-8月月AIDC支出支出 美国四大科技巨头微软、美国四大科技巨头微软、Meta、谷歌和亚马逊在、谷歌和亚马逊在AI数据中心建设上持续加大投入:数据中心建设上持续加大投入:2024年1至8月,微软、Meta、谷歌和亚马逊在AI数据中心的投资总额高达125
21、0亿美元,预计年底将增至2180亿美元,反映了这些科技巨头在AI领域不断加大投资力度。其中资本支出是AI数据中心建设的重要部分,约占总投资的约60%,主要用于采购服务器、存储和网络设备等关键硬件。9请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明二、机房内:高功率二、机房内:高功率AI服务器,带来电源、液冷、超级电服务器,带来电源、液冷、超级电容、容、BBU等投资机会等投资机会2.1、AI服务器电源服务器电源功率密度及转换效率提高、冗余度提功率密度及转换效率提高、冗余度提升等带来广阔增量空间。升等带来广阔增量空间。10请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 要驱动一台要驱动一台AI服务器,需经过数次电压
22、转换服务器,需经过数次电压转换。高压电从电网进入数据中心后,服务器电源供应器会先将交流电转为直流电,并降压到48伏特;接着主板上的DCDC转换器,再将电压转换成CPU用的12伏特和GPU用的0.8伏特低电压。在此过程中数据中心电源架构主要涵盖保障电路 UPS、机架电源AC/DC、芯片电源DC/DC 三个层级。AI 服务器电源组件分服务器电源组件分3层结构:层结构:UPS(不间断电源):不间断电源):即不间断电源(Uninterruptible Power Supply)是一种含有储能装置的不间断电源。当市电输入正常时,UPS将市电稳压后供应给负载使用,此时的UPS就是一台电稳压器,同时它还向机
23、内电池充电;当市电意外中断时,UPS立即将电池的直流电能,通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应电能,使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受电网波动而造成损坏。AC-DC(power shelf):将电网的交流电转换为适合服务器使用的50V直流电。在ACDC电源中,输入电压一般是来自电网的85V265V交流高压,而输出电压为3.3V、5V、12V等直流低压。与一般服务器相比,AI服务器需要更高性能的处理器,如图形处理器(GPU)、张量处理单元(TPU)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA),其功耗可能高出两倍到十倍。为了降低不必要的能耗损失,需要提高整个服务器机柜的能源利用效率,将供电电压从传统
24、的12V提高到48V。然而,服务器内部的某些组件仍需要使用12V或更低电压,因此需要DC-DC转换器进行调整。DC-DC:进一步将50V直流电降至芯片可接受的0.8V。DC-DC电源电路又称为DC-DC转换电路,其主要功能就是进行输入输出电压转换。一般把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC-DC转换。【注】其中 AC/DC 电源的难点在于在有限的体积内提高功率密度,而 DC/DC 则在于如何尽可能降低板路损耗。AI服务器电源电源架构分为服务器电源电源架构分为UPS、AC/DC、DC/DC三层,各司其职确保电力供应的连续性和稳定性三层,各司其职确保电力供应的连续性和稳定性11资料来源:
25、台达公众号、G9HUB香港科创汇公众号,芝能科技公众号,泰高系统公众号,晶丰明源公众号,天风证券研究所12 AC/DC电源模块包含电源模块(电源模块包含电源模块(PSU)和电源管理控制器(和电源管理控制器(PMC)1.PSU(电源供应单元)电源供应单元):AI伺服器要能稳定工作,PSU是一个关键的组件,负责将来自电网的交流电(AC)转换為伺服器电子组件所需的直流电(DC)。对於高性能的AI伺服器,PSU需要提供足够且稳定的电力来驱动CPU、GPU或AI加速器。此外,PSU的效率也很关键,它会直接影响整体的能源消耗和散热需求,一个效率高的PSU可以最小化能源浪费,并减少散热需求,从而使伺服器在高
26、负载运行时仍能保持稳定。同时,高效的PSU也可以延长电源供应器的寿命,并降低由於电源问题导致的伺服器停机时间。选择一个好的PSU。首先要确保其提供足够的功率以供应所有硬体的需求以防止任何可能导致系统故障的电力波动或中断。其次,要检查电源供应器的效能和稳定性。最后,要确保电源供应器具有良好的保护功能,如过载保护(OCP)、过热保护(OTP)和过压保护(OVP)。这叁种保护功能都是电源供应器(PSU)内建的安全特性,用於防止硬体损坏并确保系统稳定运行。其中,过载保护(OCP)為当输出电流超限时,会关闭或限制电源供应器,以防止硬体损坏;过热保护(OTP)指的是当内部温度过高时,电源供应器会自动关闭,
27、防止过热;过压保护(OVP)功能為当输出电压超限时,会关闭或限制电源供应器,以保护硬体不受高电压毁损。2.PMC(电源管理控制器)是一种用于管理和优化服务器电源的控制器。它通常是一块硬件设备,安装在服电源管理控制器)是一种用于管理和优化服务器电源的控制器。它通常是一块硬件设备,安装在服务器主板上或者作为独立设备安装在服务器机柜中。务器主板上或者作为独立设备安装在服务器机柜中。PMC通过监控和调整服务器电源的供应和消耗来实现最通过监控和调整服务器电源的供应和消耗来实现最佳的电源管理,以提高服务器的能效和性能。佳的电源管理,以提高服务器的能效和性能。基于GB200搭建的计算平台GB200 NVL7
28、2,目前台达是英伟达最大的电源供应商。根据台达给英伟达设计的电源模组来看,为了供应一台GB200机柜的耗电量,台达设计了单个Power shelf为33kw的电源模组(6个电源构成),其中NVL 72需要8个power shelf构成,单台机柜需要电源264kw左右,NVL 36需要4个power shelf,单台需要电源132kw左右,因此,电源也占据了GB200机柜不少的价值量。资料来源:芝能科技公众号,中邦电气官网,worktile官网,华硕官网、新智元公众号,天风证券研究所图:英伟达图:英伟达B系列系列NVL72在在AC-DC(power shelf)的电源布局)的电源布局AC/DC(
29、power shelf注:注:power shelf是用于安装是用于安装PSU的金属壳体)的金属壳体)图:图:AINVIDIA GB200 NVL72机柜电机柜电源(最上方和最下方是电源模具区域)源(最上方和最下方是电源模具区域)13AI电源功率密度不断提升电源功率密度不断提升资料来源:MPS官网,wolfspeed公众号,德州仪器官网,芝能科技公众号,天风证券研究所 随着对更高计算能力的需求,服务器电源需要在有限空间内提供更多功率,这使随着对更高计算能力的需求,服务器电源需要在有限空间内提供更多功率,这使得电源设计人员需要创建具有高效率和高功率密度的最新电源解决方案,可以满得电源设计人员需要
30、创建具有高效率和高功率密度的最新电源解决方案,可以满足快速增长的足快速增长的AI市场当前与未来的高功率需求。市场当前与未来的高功率需求。AI市场迅速扩张,电源需求增加,空间成本也在不断上升。现代数据中心包含成百上千个处理单元,因此设备大小非常重要。减小单个单元的尺寸会引发连锁反减小单个单元的尺寸会引发连锁反应应:(1)可以在与大型解决方案相同的空间中应用更多设备,从而实现更高的处理能力密度;(2)可以极大地提高功率密度,可以极大地提高功率密度,并减小散热面积;(3)还可以使得物理材料更少、组件更少、成本结构更好、解决方案集成更多以及总体拥有成本更低,从而实现成本的节省。功率密度是在给定空间内可
31、处理多少功率的度量,可量化为每单位体积处理的功率量。功率密度越高,表示在相同的体积内可以提供更多的功率。功率密度的概功率密度的概念在服务器电源设计中非常重要,原因在于念在服务器电源设计中非常重要,原因在于:第一,数据中心和服务器机架的空间有限,随着处理器和服务器功率的增加,数据中心每个机架也将使用更多的电源。随着更高功率密度的发展趋势,数据中心每个模块在 2-4 kW。高功率密度的电源可以在有限的空间内提供更多的电力,从而支持更多的计算硬件。第二,功率密度和效率是紧密耦合的。功率密度和效率是紧密耦合的。功率密度越高,通常意味着电源转换效率越高,从而减少能量损耗和散热需求,有助于提高整个服务器系
32、统的能效比。图:图:AI服务器电源功率密度发展趋势服务器电源功率密度发展趋势14AI服务器电源具有服务器电源具有N+1 或或 N+N 冗余,冗余,具体取决于系统可靠性和成本考量具体取决于系统可靠性和成本考量 服务器系统的可靠性和可用性非常重要,服务器系统的可靠性和可用性非常重要,因此需因此需要冗余要冗余 PSU。“N+1”冗余系统是一种设计方法,“N”代表正常运行所需的电源模块数量,而“+1”表示额外的备用电源模块,以确保系统的可靠性和容错能力。这种设计允许在其中一个组件发生故障时,系统仍然能够继续运行,而不会对服务或性能产生显著影响。AI服务器系统可能具有服务器系统可能具有N+1 或或 N+
33、N(N2)冗余,冗余,具体取决于系统可靠性和成本考量。具体取决于系统可靠性和成本考量。为了在需要更换 PSU 时保持系统正常运行,系统需要热插拔技术。由于在 N+1 或N+N 系统中有多个PSU 同时供电,因此服务器 PSU也需要使用电流共享技术。即使处于待机模式(即使处于待机模式(未从其主电源轨向输出端供电)未从其主电源轨向输出端供电)的的 PSU 也需要在热插拔事件后即时提供全功率,也需要在热插拔事件后即时提供全功率,因此需要功率级持续激活因此需要功率级持续激活。为了降低待机模式下冗余电源的功耗,“冷冗余”功能正成为一种趋势。冷冗余旨在关闭主电源运行或在突发模式下运行,从而使冗余 PSU
34、更大限度减少待机功耗。资料来源:德州仪器官网,东方财富网,天风证券研究所图:冗余电源布局示例图(图:冗余电源布局示例图(每个刀片服务器由 A、B 总线共同供电,这两个电源总线由 N+1 只电源组成)AI服务器和电源的配比不断提升服务器和电源的配比不断提升 服务器电源市场和服务器的配比不断提升,服务器服务器电源市场和服务器的配比不断提升,服务器电源市场数量的增长会快于服务器市场。电源市场数量的增长会快于服务器市场。服务器电源市场和服务器的配比不断提升:从通用服务器的单台服务是1:2左右,到AI服务器(推理、训练)是1:3或1:4,高端训练是1:6,英伟达目前和服务器厂商联合开发未来高功率电源可能
35、是1:10。15资料来源:IT之家,TechInsights,DIGTIMES,新智元,FSP,立鼎产业研究网,IDC,business research insights,中商情报网,算力猩公众号,36kr,天风证券研究所 AIAI服务器电源仍然是电源组件市场的关键增长部分,而英伟达在服务器电源仍然是电源组件市场的关键增长部分,而英伟达在AIAI服务器服务器GPUGPU市场占有率超市场占有率超90%90%,占据绝对主导地位。,占据绝对主导地位。我们据此测算AI服务器电源市场增量。根据TechInsights报告,英伟达在2023 年数据中心 GPU 总计出货量约为 376 万块,相比于202
36、2 年的 264 万块增长了超百万块。英伟达英伟达B B系列服务器电源系列服务器电源20262026年市场空间有望达年市场空间有望达5353亿美元。亿美元。随着AI服务器电源功率密度提升,预计单瓦价值量会有明显提升;假设未来两年出货的AC-DC产品单瓦价格为2-3人民币/瓦,同时假设25/26年GB200 NVL36出货量分别为6-8/9-14万台(根据GB200芯片出货量预期全部折算为NVL36),我们预计25年AC-DC市场空间可达238-317亿元人民币,26年AC-DC市场空间可达297-462亿元人民币;AI服务器电源呈高速增长趋势(25-26年按照均值测算),未来增量广阔。AIAI
37、服务器电源成为服务器电源市场新增量,服务器电源成为服务器电源市场新增量,20262026年年ACAC-DCDC市场空间有望达市场空间有望达5353亿美元亿美元15图:预计图:预计AIAI服务器电源(服务器电源(ACAC-DCDC)市场规模)市场规模2626年可超过年可超过5050亿美元亿美元表:英伟达表:英伟达AIAI服务器电源(服务器电源(ACAC-DCDC)市场规模测算(亿元人民币)市场规模测算(亿元人民币)2025E2026E功率单价(人民币/瓦)332.52.5GB200 NVL36出货量(万台)68914GB200 NVL36耗(kw/台)132132132132单台价格(万人民币/
38、台)39.639.63333AC-DC空间(亿人民币)23831729746216中国台湾地区厂商占据电源市场主导,大陆厂商有望跟进中国台湾地区厂商占据电源市场主导,大陆厂商有望跟进 全球电源市场中,中国台湾地区厂商占据主要市场份额。全球电源市场中,中国台湾地区厂商占据主要市场份额。据MTC,全球前16大电源厂商中,中国台湾地区厂商上榜7家,其中前五大有四家为中国台湾地区厂商前五大有四家为中国台湾地区厂商,台达为断层第一,光宝第二。中国大陆企业仅有麦格米特(第麦格米特(第7 7)和欧陆通(第和欧陆通(第1212)上榜。台达是台达是ACACDCDC电源供应器龙头,市占率过半电源供应器龙头,市占率
39、过半。ACDC市场是半整合的,因为大多数顶级参与者,包括台达、Siemens AG、ABB、Murata Manufacturing 和TDK在市场上拥有长期信誉。市场渗透率也很高,供应商与分销的关系稳固。目前,台达保持较高市场份额,超过50%。中国大陆电源厂商在成本控制和服务能力方面具有优势,中国大陆电源厂商在成本控制和服务能力方面具有优势,未来有望快速抢占市场份额。未来有望快速抢占市场份额。根据中国电源学会相关资料,我国电源设备行业市场化程度较高,呈现完全竞争的市场格局。在开关电源领域,中国台湾地区厂商因进入市场时间较早,目前占据开关电源主要市场份额,而中国大陆电中国大陆电源厂商成本控制、
40、服务能力更佳,未来有望快速抢占市场源厂商成本控制、服务能力更佳,未来有望快速抢占市场份额份额。图:图:20232023年电源厂商年电源厂商Top16Top16比较比较资料来源:MTC,台达公众号,mordorintelligence,雅虎新闻,思瀚产业研究院,中国电源学会,天风证券研究所17大功率大功率+多海外厂多海外厂+头部客户合作助力麦格米特拿到头部客户合作助力麦格米特拿到国际头部国际头部AI企业服务器电源供货资格企业服务器电源供货资格 麦格米特是电气自动化领域硬件和软件研发、生产、销售与服务的麦格米特是电气自动化领域硬件和软件研发、生产、销售与服务的站式解决方案提供商。站式解决方案提供商
41、。以电力电子及自动控制为核心技术,业务涵盖电源产品、工业自动化、新能源&轨道交通、智能装备、智能家电电控、精密连接六大板块。2023年,公司电源产品销售收入为公司电源产品销售收入为21.2221.22亿元,占公司总收亿元,占公司总收入的入的31.42%31.42%。经过经过2020多年电源行业技术积累,麦格米特为多领域提供高质量、高性能、高可靠性、高性价比的多年电源行业技术积累,麦格米特为多领域提供高质量、高性能、高可靠性、高性价比的一站式电源解决方案,同时具备以下优势:一站式电源解决方案,同时具备以下优势:深耕电源领域,大功率(深耕电源领域,大功率(3 3-4KW4KW以上)电源技术储备丰富
42、。以上)电源技术储备丰富。AI服务器对电源产品最高功率具有一定要求,麦格米特在服务器电源模块有着长时间的技术积累,是具备业界领先的高功率高效率网具备业界领先的高功率高效率网络电源的技术水平及产品研发与供应能力络电源的技术水平及产品研发与供应能力。通信电源产品,有2kw/3kW/6kW2kw/3kW/6kW的的IP65IP65电源和电源和50AH50AH的的IP65IP65电池电池,用于5G户外系统;服务器电源包括800800-2200w CRPS2200w CRPS系列产品系列产品。海外布局产能快速增长,规避地缘风险。海外布局产能快速增长,规避地缘风险。公司在印度和泰国建立海外工厂印度和泰国建
43、立海外工厂。泰国方面,租赁的场地及厂房已建设了部分产能,并已开始向海外客户交付;自有厂房也已开始建设,麦格米特预计建成可实现2020亿人民币年产值亿人民币年产值。国际头部客户有持续合作经验,拿到国际头部客户有持续合作经验,拿到国际头部国际头部AIAI企业服务器电源供货资格。企业服务器电源供货资格。公司电源产品业务目前已逐步从投入期走向收获期,与爱立信、诺基亚、GE、飞利浦、魏德米勒、西门子、ABB、Cisco、Juniper、施耐德、EnerSys、特变电工、小米、长虹、创维等国内外知名企业建立了合作,具有一定的市场地位及品牌声誉。2024年,通过与国际头部AI企业合作以高姿态进入AI服务器电
44、源行业,麦格米特有望打开国内外更大市场。图:麦格米特全球布局图:麦格米特全球布局图:麦格米特介绍图:麦格米特介绍资料来源:麦格米特2023年年报,中国商报网,麦格米特2024年半年报,天风证券研究所18看好内资电源企业麦格米特、欧陆通在看好内资电源企业麦格米特、欧陆通在AI服务器电源市场打开增量空间服务器电源市场打开增量空间 目前AI服务器电源领域台资占主导,我们认为往后看,内资服务器电源领先企业有望凭借性价比、响应速度等持续提升份额。我们重点推荐目前已进入我们重点推荐目前已进入国际头部国际头部AI公司公司B系列服务器电源合格供应商名单的系列服务器电源合格供应商名单的【麦格米特麦格米特】,建议
45、关注服务器电源领先企业,建议关注服务器电源领先企业【欧欧陆通陆通】。【麦格米特麦格米特】:公司过去10年维度营收复合增速接近30%、扣非利润复合增速35%+,且具备高功率电源技术储备(产品包含2kw/3kW/6kW的IP65通信电源),是兼具安全性、稀缺性及弹性的优质标的。我们认为高功率AI服务器电源领域,除了台资的台达、光宝外,A股最受益的标的仍为麦米,除海外头部企业外、明年Q1-2起有望重点发力国内算力市场&海外重要云厂商。【欧陆通欧陆通】:公司是电源适配器行业领先企业,已与LG、HP、Honeywell、谷歌、富士康等众多企业建立合作关系,且数据中心电源产品在技术水平、产品质量、响应速度
46、等方面均处于行业前列,已成为富士康、浪潮信息、星网锐捷、新华三、华勤、联想等在内的多家头部企业供应商。资料来源:Wind,麦格米特官网,欧陆通公司公告,天风证券研究所19请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明2.2、BBU&超级电容:英伟达超级电容:英伟达GB300将其纳入标配,打开将其纳入标配,打开机柜外备用电源市场空间机柜外备用电源市场空间20资料来源:英伟达官网、天风证券研究所 超级电容介绍:超级电容介绍:是一种能够将电能储存在电场中的电子元器件,具有比传统电容器更高的能量密度,同时又能像电容器一样快速充放电,在AIDC的机柜中发挥“调峰+备电”两大功能。调峰功能:调峰功能:超级电容的设
47、置旨在平衡峰值功率,即减少人工智能工作负载产生的大功率瞬态变化或尖峰,稳定电压波动,并保护电网免受强烈浪涌和线路干扰的影响。备用电源:备用电源:超级电容也可以在AI服务器机柜发挥备用电源的作用,虽不支持主电源长时间丧失的场合,但却是高功率、短时间备用电源的系统的出色选择,可以与BBU、柴油发电机等较长持续时间的备用电源一同组成AIDC备电方案。由于大功率服务器的应用与由于大功率服务器的应用与AIDC对供电可靠性的极高需求,超级电容对供电可靠性的极高需求,超级电容“调峰调峰+备电备电”功能在功能在AIDC的必要性彰显。的必要性彰显。具备具备“调峰调峰+备电备电”双重功能,大功率机柜与安全需求推动
48、双重功能,大功率机柜与安全需求推动AIDC对超级电容的应用对超级电容的应用图:英伟达的图:英伟达的AIAI服务器机柜服务器机柜21资料来源:武藏官网、天风证券研究所 HSC为为AIDC超容的技术门槛:超容的技术门槛:英伟达AI服务器机柜目前确定的超容供货商是武藏,武藏的超容方案是锂离子超容技术,即混合型超级电容(HSC)。HSC高能量密度,较传统的双电层EDLC超容有显著优势。因而我们认为在在相同能量下,HSC的重量要比传统超容小一个量级,能更好地整合入机柜,有利于安装更多的IT设备。有有HSC先发优势的企业或成为核心受益者:先发优势的企业或成为核心受益者:HSC作为较新的超容技术,市场参与者
49、较少,传统业务的市场规模只有5000万美元左右。提前布局HSC技术的企业有望进入英伟达供应链,成为核心受益者。GB300标配打开市场空间,锂离子超容技术成为关键门槛标配打开市场空间,锂离子超容技术成为关键门槛图:锂离子超容能量密度远高于传统图:锂离子超容能量密度远高于传统EDLC超容超容22资料来源:台达官网、电子发烧友网公众号、天风证券研究所 BBU(电池备份单元):(电池备份单元):安装在IT机柜内部,通过锂离子电池提供短期供电保障,相较UPS具备以下种种优势。采用锂电池:采用锂电池:BBU主要通过锂电池提供高能量密度和高倍率的电力供应,能够在瞬间大功率放电的情况下保持稳定。寿命长:寿命长
50、:使用寿命上可以达到5-10年,长于UPS的4-6年。灵活性强:灵活性强:BBU可以分布式地嵌入服务器机柜内,能根据服务器的数量和分布情况灵活配置,在空间利用上更高效,更适合一些空间紧凑的数据中心。BBU:较:较UPS具备响应速度、充电效率、灵活设计优势,具备响应速度、充电效率、灵活设计优势,GB200配置打开市场空间配置打开市场空间图:台达的图:台达的BBUBBU产品,已进入英伟达产品,已进入英伟达NVLNVL供应链供应链23请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明2.3、液冷:机柜高功率化带来散热需求,液冷市场空间、液冷:机柜高功率化带来散热需求,液冷市场空间有望加速向上有望加速向上24机柜
51、功率密度持续增长,机架密度达到机柜功率密度持续增长,机架密度达到20KW以上时液冷技术重要性凸显以上时液冷技术重要性凸显资料来源:Vertiv数据中心液冷解决方案白皮书,天风证券研究所 随单位服务器机柜包含的服务器数量增多,机柜发热量与日俱增,对散热冷却系统的要求不断提高。IT设备将99%以上的电能转换为热能,而其中70%的热能需数据中心通过散热冷却系统移除,如何将数据中心的产热和散热冷却系统的移热速率匹配,成为如何将数据中心的产热和散热冷却系统的移热速率匹配,成为了了数据中心数据中心连续稳定运行连续稳定运行的关键。的关键。AI技术快速发展推动GPU的功耗快速增长,如英伟达2020年推出的A1
52、00芯片功耗为400W,2022年推出的H100芯片功耗上升至700W,2024年发布的下一代B200芯片功耗将接近1000W。芯片功率密度的攀升同时带来整柜功率密度的持续增长,如英伟达GB200 NVL72由36个Grace CPU和72个Blackwell GPU组成,功率高达120kW,而在2022年已投用的数据中心机柜功率密度主要为5-10kW/r,机柜功率上升明显。散热冷却系统所采用的冷却介质、冷却方式不同,移热速率差距大。目前发展的散热冷却技术主要有风冷和液冷两大类,其中风冷包括自然风冷和强制风冷;液冷分为单相液冷和相变液冷。过去风冷系统通过让冷源更靠近热源,或密封冷通道过去风冷系
53、统通过让冷源更靠近热源,或密封冷通道/热通道的方热通道的方案,来适应更高的热密度散热需求。但是,随着机架密度升至案,来适应更高的热密度散热需求。但是,随着机架密度升至20kW20kW以上,多种液冷技术应运而生,从而满足高热密度机柜的散以上,多种液冷技术应运而生,从而满足高热密度机柜的散热需求。热需求。图:机架密度超过图:机架密度超过20kW时,风冷系统失效,此时可采用液冷方法时,风冷系统失效,此时可采用液冷方法25风冷:优势为成本低,但存在能源利用效率低、冷却效率低等诸多问题风冷:优势为成本低,但存在能源利用效率低、冷却效率低等诸多问题 风冷是将冷空气送至风冷是将冷空气送至ITIT设备进行换热
54、的冷却方设备进行换热的冷却方式式,在信息技术产业起步阶段起到在信息技术产业起步阶段起到重要重要作用作用。如过去计算机房业务少、规模小,计算机的数据处理能力低,机柜功率在12 kW/r,风冷是当时最适合小微型数据中心的冷却方式。根据空气流动的动力源,可将风冷分为自然风冷和强制风冷。自然风冷空气流速小,对流传热不明显,制冷效果差,能量利用效率低,是目前已淘汰的冷却方式。强制风冷强制风冷是利用风机将冷空气进行强制流动,吹向IT设备进行冷却的技术方法,是当前数据中心采用的最广泛的冷却方式。是当前数据中心采用的最广泛的冷却方式。该方法可通过增加IT设备散热面积或加快空气流动速率来实现良好的冷却性能。强制
55、风冷按照空气来源的不同,目前主要包括空调制冷和新风制冷两种方式。在空调制冷中,由于空调系统耗能较高,采用该散热冷却方式的数据中心PUE一般在1.7以上。空调制冷适配性好,维护方便,技术成熟,稳定性高。但冷却效率较低,只能冷却中小功率的IT设备,无法满足未来中大型数据中心的冷却要求。新风制冷是指用数据机房外部空气(新风)作为冷却介质的冷却方式。当数据中心内部温度高于外部环境时,可以直接将外部冷空气通过风机输送进数据中心,再将升温后的空气通过通道排至室外,采用该方式可比空调制冷节能40%,但对空气质量条件敏感,需添加灰尘过滤系统和增加除湿系统来调控空气质量。26冷板式液冷:高密度、高能效、高可靠冷
56、板式液冷:高密度、高能效、高可靠资料来源:中国信通院算力中心冷板式液冷发展研究报告(2024年),天风证券研究所 根据热器件是否与冷却液接触,液冷技术可分为直接接触式和间接接触式两种。根据热器件是否与冷却液接触,液冷技术可分为直接接触式和间接接触式两种。直接接触式是指将冷却液体与发热器件直接接触散热,包括单相浸没式液冷、两相浸没式液冷、喷淋式液冷;间接接触式是指冷却液体不与发热器件直接接触,通过散热器间接散热,包括单相冷板式液冷、两相冷板式液冷。冷板式液冷技术通过冷板将芯片等发热元器件的热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体,冷却液带走热量,并将其传递到一次侧回路,通过冷却系统进行冷却,最后