AI服务器电源产业链正经历从“幕后配角”到“关键环节”的价值重估。从UPS到AC/DC再到DC/DC的三层架构,从PSU到PDU再到BBU的核心器件,每一个环节都在AI算力爆发的浪潮中迎来量价齐升。东北证券研究报告系统梳理了服务器电源的产业链结构、核心器件价值分布与国产化进程,为理解这一千亿级市场的投资脉络提供了清晰的产业图谱。
服务器电源产业链全景与三层架构
AI服务器电源产业链涵盖从上游元器件到中游电源模块再到下游系统集成的完整链条。上游包括功率半导体(MOSFET、IGBT、GaN、SiC)、磁性元件(变压器、电感)、电容电阻、控制IC等元器件供应商。中游为电源模块制造商,包括AC/DC电源、DC/DC转换器、UPS等产品的设计与生产。下游为服务器厂商和数据中心运营商。
服务器电源架构主要分为UPS、AC/DC和DC/DC三个层级,各层级分工明确以确保电力供应的连续性和稳定性。高压电力从电网输送至数据中心时,服务器电源首先将交流电转换为直流电并将其电压降低至48V。随后主板上的DC/DC转换器进一步将电压转换,以提供CPU所需的12V和GPU所需的0.8V等低电压。
UPS(不间断电源)在电网中断时提供临时电力,保护数据免受损失,主要功能部件包括电池、逆变器、整流器和静态旁路开关。AC/DC将电网的交流电转换为适合服务器使用的50V直流电,包含PSU(电源供应单元)和PMC(电源管理控制器)。DC/DC进一步将50V直流电降至芯片可接受的0.8V,要求紧密贴合负载以减少供电网络损耗。
核心器件价值量与受益环节
AI服务器电源的核心受益环节集中在PSU、PDU、BBU及DC-DC(PDB+VRM)等器件。PSU负责将电网提供的交流电转换为服务器电子组件所需的直流电,对于高性能AI服务器而言必须提供足够且稳定的电力以驱动CPU、GPU或AI加速器等核心部件。PSU的效率极为关键,直接影响服务器的整体能耗和散热需求。
PDU(电源分配单元)负责将电力分配到各个服务器机架,是数据中心配电的关键环节。BBU(电池备份单元)在电网波动或中断时提供后备电力保障。DC-DC转换器(含PDB和VRM)负责将48V或50V母线电压转换为芯片级工作电压,是电源架构中离芯片最近、精度要求最高的环节。
从价值量分布看,AC/DC电源模块在AI服务器电源中占据最大份额。以NVL72为例,6组33KW Power Shelf的总电源功率达198KW,按照约1.5元/W的单价估算,单台NVL72的电源价值量接近30万元。随着AI服务器出货量的持续增长,电源在服务器整体价值中的占比有望从目前的约3%进一步提升。
国产替代趋势与产业链机遇
服务器电源产业链的国产化替代正在加速推进。目前台资企业占据了全球电源市场约75%-80%的份额,但大陆厂商凭借成本控制和服务能力优势正逐渐占据更重要的位置。在AI服务器电源领域,麦格米特已进入英伟达供应链,欧陆通高功率电源营收高速增长,中国长城CRPS系列出货量全球第一。
从上游元器件看,功率半导体的国产化同样值得关注。GaN和SiC等第三代半导体材料在AI服务器电源中的应用正在扩大,有助于提升开关频率、降低开关损耗、缩小电源体积。国内功率半导体厂商在MOSFET、IGBT等领域已具备一定竞争力,有望受益于AI服务器电源市场的快速增长。
从下游客户看,芯片国产化替代趋势下,国内服务器厂商对本土电源供应商的采购偏好增强。浪潮信息、新华三、联想等国内服务器龙头均为欧陆通的客户。随着国产AI芯片出货量提升,与之配套的国产电源方案需求将同步增长,为国内电源产业链企业提供持续的市场空间。
服务器电源三层架构与核心器件| 层级 | 功能 | 核心器件 | 关键指标 |
|---|
| UPS | 电网中断时提供临时电力 | 电池、逆变器、整流器 | 备用时间、转换效率 |
| AC/DC | 交流电→50V直流电 | PSU、PMC | 效率97.5%+、功率密度 |
| DC/DC | 50V→0.8V-12V | PDB、VRM | 效率98.5%+、贴近负载 |