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AIDC供配电架构变革

民生证券2025年2月发布的AIDC供配电专题报告指出,AI浪潮正推动数据中心供配电架构发生根本性变化。英伟达GB200 NVL72机柜功率达120kW,是传统8卡服务器机柜42kW的近三倍。芯片功耗从H100的700W跃升至GB200的2700W,机柜功率密度进入“百千瓦时代”,供配电系统从电源、配电到冷却全链条面临升级需求。

GB200 NVL72机柜功率达120kW,AIDC进入高功率时代

传统8卡GPU服务器的整机柜功率约为42kW(以DGX H100风冷机柜为例,8个H100 GPU功耗22.4kW,2个CPU功耗2.4kW,加网络及NVLink等组件后合计42kW)。英伟达新一代GB200 NVL72架构将72颗GPU通过第五代NVLink互联,单芯片功耗从H100的700W提升至GB200的1200W,GPU总功耗达86.4kW,36个CPU总功耗18kW,整柜TDP跃升至120kW。从42kW到120kW,机柜功率增长了186%。

据Vertiv预测,2024至2029年每机架GPU数量将从36个增长至576个,机架功率密度将持续快速提升。在Rubin Ultra时代,AI GPU峰值机架密度功耗最高或超过1000kW,AIDC将进入“兆瓦时代”。机柜物理空间相对有限,功率密度提升要求供配电系统在相同空间内提供更高功率输出,这将改变整个供配电架构的设计逻辑。

从芯片到机柜:三级功率跃升重塑供电架构

AIDC功率提升分为三个层级。第一级为芯片级功耗跃升:英伟达H100/H200单芯片功耗700W,GH200同水平,B100/B200超过1kW,GB200达2700W。芯片功耗的提升直接要求主板DC/DC转换器提供更高电流输出。

第二级为服务器级功耗跃升:HGX系列单台服务器功耗从Hopper架构的10.2kW提升至Blackwell架构HGX B200的14.3kW。传统8卡AI服务器功耗在5-10kW区间,新一代服务器已突破15kW。

第三级为机柜级功耗跃升:传统风冷机柜(4台服务器)功耗约42kW,GB200 NVL72液冷机柜达120kW,涨幅近两倍。Uptime Institute数据显示,Tier III级数据中心是最常见的配置等级,始终需要配备备用电源冗余。A级数据中心供配电系统主要有三种架构(2N、DR、RR),其中2N系统是最高可靠性配置,两个供配电单元同时工作互为备用,每单元满足全部负载需要。

供配电架构变革的三大方向

面对功率密度跃升,AIDC供配电架构正沿三个方向变革。方向一:机柜外电源电压升级。传统HVDC输出电压等级为240V、380V,未来新一代HVDC将提高到750V/800V。更高电压可解决导体截面积过大、材料更多和体积更大的问题,同时带来远距离输电优势。常规HVDC供电方案到机柜的转换效率为95%,高压直流方案可提升至98%。

方向二:机柜内电源功率密度提升。PSU架构从3kW、3.3kW向8kW、12kW进阶,功率密度将从32W/立方英寸提升至100W/立方英寸。英伟达Blackwell系列所需的PSU功率从传统8卡服务器的3.3kW提升至5.5kW,NVL72需配置8个Powershelf(每个含6个5.5kW PSU),整柜功率达264kW。ORv3-HPR新标准相比ORv3,单PSU功率从3kW提升至5.5kW,总功率输出从18kW跃至33kW。

方向三:冷却方案从风冷向液冷切换。Vertiv指出,机架密度升至20kW以上时,多种液冷技术应运而生。风冷方案PUE在1.5-1.8,冷冻水方案在1.3-1.5,液冷方案可降至1.25以下。当前NVL72等百千瓦级机柜远超风冷散热边界,液冷成为“必选项”而非“可选项”。

供配电变革催生的投资机会

AIDC供配电架构变革将对全产业链产生深远影响,民生证券建议关注五大方向:机柜内电源(AI服务器电源)方面,PSU功率密度升级驱动电源模块价值量提升,建议关注麦格米特、欧陆通、泰嘉股份等。机柜外电源(UPS/HVDC)方面,新资本开支涌入利好高压HVDC等新技术方案,建议关注科华数据、禾望电气、中恒电气、科士达等。

AIDC配电方面,电力模组化趋势重点利好配电环节,配电及电路元器件建议关注良信股份、明阳电气、宏发股份、法拉电子、中熔电气;变压器关注金盘科技、伊戈尔;智能母线关注威腾电气。冷却环节建议关注英维克、高澜股份、同飞股份、申菱环境。备用电源柴油发电机环节建议关注科泰电源等。随着全球AI资本开支持续加速,AIDC供配电产业链有望深度受益。
表:传统8卡服务器与GB200 NVL72机柜功率对比
项目DGX H100风冷机柜GB200 NVL72液冷机柜
GPU数量32颗72颗
单GPU功耗700W1200W
GPU总功耗22.4kW86.4kW
CPU数量8颗36颗
整柜TDP42kW120kW
点击阅读报告原文: 【民生证券】AIDC系列(一):电源、配电、冷却的发展趋势-250212(39页)
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