AIDC更新:SST+液冷散热...
发布者:乐晴
HVDC方案推进已成主流,下一代SST(固态变压器)方案逐步明确,结合近期调研情况,我们预计【26年主流厂商SST样机将密集落地,28年实现批量应用】。当前时点市场对SST的预期差仍较大。
1)SST是什么:市电输入→800V直流输出的高效率供配电方案
巴拿马电源的原理为输入10kV市电→输出240V直流,变压环节使用移相变压器(基于工频的变频变压器)。
SST方案:输入35/10kV市电→输出200-1500V直流,变压环节使用#高频变压器,以伊顿方案为例,SST整体效率可达98.3%,高于巴拿马电源的97.5%。
SST内部结构主要包括:配电单元、高频变压器(用SiC等半导体开关器件提高变压器开关频率)、功率器件(HVDC模块等)。
价值量分布:预计批量应用后,全套SST价格有望压缩至4-5元/W(考虑2n),其中高频变压器约0.8-1元/W,占比20%;配电单元占比10%;功率器件占比40-50%。
市场空间:假设2030年全球新建AIDC 100GW,SST渗透率20%,对应#SST整体市场空间有望达800-1000亿元,其中#高频变压器市场空间160-200亿元。
2)产业进展
CSP:谷歌、微软的供电架构迭代方案中,未来方案均明确了SST的应用;
设备厂商:伊顿已有2MW SST样机验证中;台达25年3月在APEC2025大会上发布固态变压器在数据中心应用方案。
增量:预计NV、维谛均将于26年中推出SST样机。
产业链相关:
高频变压器:研发进度更快的新特电气(与维谛合作)、金盘科技(与NV合作)。
SST整体解决方案:投入研发以及未来有望新进入市场的阳光电源。
我们预计2026年ASIC及英伟达GPU芯片出货量有望大幅增长,这将大幅提升液冷的市场空间。
谷歌TPU作为ASIC领域的代表性产品,从2015年开始第一代TPU,目前已推出第七代TPU;AWS聚焦Trainium芯片,推动其在公有云和电商场景的深度应用;Meta的MTIA芯片已迭代至第二代,主要用于模型推理,并计划于2026年推出训练专用ASIC。
此外,OpenAI计划采用台积电3nm及A16制程生产ASIC,预计于2026年底实现量产,进一步加剧行业竞争。
我们预计液冷系统单KW的液冷价值量约8000元,其中CDU价值量占比约40%,液冷板占比约20%-30%,UQD占比约10%,假设2026年ASIC+GPU芯片出货量超过1000万片,对应整个液冷市场空间约为800亿元。
国内液冷企业竞争力强,出海机遇巨大。目前北美液冷产业链的公司主要集中于美国和中国台湾地区,而中国大陆液冷企业在技术、产品质量、客户拓展、项目经验等方面均有较大的提升,且部分龙头厂家(如英维克)已经进入英伟达供应链系统,我们预计未来将有更多的公司成功出海,在全球范围内获得一定的市占率。如果大陆厂商可获得800亿市场空间的30%份额,即对应240亿元收入体量,对于相关公司具有较大的业绩弹性。
云厂商定制化ASIC芯片有望快速增长,加上英伟达GPU的AI服务器热设计功率密度提升,预计对于液冷的强需求将使得液冷市场空间大幅扩容。国内大陆液冷企业在技术、产品质量、客户拓展、项目经验等方面均有较大的提升,且部分龙头厂家已经进入英伟达供应链系统,我们预计未来将有更多的公司成功出海,在全球范围内获得一定的市占率。
1)AI服务器迎来液冷时代
AI服务器功率2000-3000W,远高于普通服务器功率300W-1000W,随着功耗的持续提升,英伟达自BlackWell架构开始使用液冷,DGX GB300系统引入机架级液冷设计,方案为冷板式液冷。
黄仁勋预计在2027年下半年将推出的Vera Rubin Ultra机架,功率将高达 600kW,并计划全面转向浸没式液冷方案。
2)氟化液是理想的浸没式冷却液,市场空间广阔
浸没式液冷技术中,冷却液需满足不腐蚀、不导电的基本要求,同时兼顾介电性能、沸点和成本因素,氟化液是目前最好的选择,品类主要有全氟烯烃、全氟聚醚、全氟胺等。产业链相关:八亿时空、新宙邦、巨化股份、永和股份、东阳光。
冷板式液冷新趋势:双相冷板及散热介质R134a。单相冷板散热介质主要为水、乙醇, 通过对流进行散热,流速较高,维护成本较高;双相冷板通过相变(气化/蒸发)进行散热,散热能力提升显著。目前R134a制冷剂因低沸点和强汽化吸热能力在下游得到应用认可。相关标的:巨化股份、三美股份、昊华科技、永和股份。
3)热界面材料:消除“接触热阻”的关键纽带
TIM承担电子器件散热第一道关卡,同样液冷结构中芯片–TIM–冷板这一界面热阻正在变成影响系统可靠性与散热效率的“隐形天花板”,英伟达GB300的TIM也从硅脂更换为镓基合金。产业链相关:润禾材料、苏州天脉等。
观点重申:
海内外持续高景气催化:
1)海外GB300和Rubin功率从百kW级到MW级演进,对电源、电力设备的功率密度要求持续提高,带动量价齐升。
2)国内H20恢复出货,8月8日美国商务部下辖工业安全局向英伟达发放H20出口到中国大陆的许可证,看好CSP厂商全年算力CAPEX恢复正常投放轨道。
电源端柜内往更高功率迭代、柜外800V的HVDC电源包括固态变压器SST都在加速研发。
1)柜内电源:海外NV链下一代功率有望从5.5kW提至8kW甚至12kW,元器件层面也升级为碳化硅至氮化镓。单W价值量有望进一步提升;同时国内服务器电源龙头GB系列电源下单在即,静待出货。国内链5.5kW电源还没开始渗透,后续出货也有望带动利润率提升。
2)柜外电源:海外HVDC渗透率比国内低,但是NV链已经在构建800V HVDC生态圈,明年下半年维谛等龙头有望形成产品,27年正式量产,看好中国企业与海外龙头联合研发乃至代工。国内随算力卡问题缓解、HVDC及UPS电源招标Q3起有望加速。
3)总成:后续电源柜side rack有望在明年开始渗透,集成服务器电源、HVDC、超容、BBU等多个品类,单机价值量在5-10元/W(因方案而异)。
电力设备切海外链进入0到1阶段、星辰大海
1)变压器:国内龙头已切入海外供应链,关税影响H1海外签单节奏,后续北美云厂商订单有望加速落地。同时数据中心往GW级升级,有望带动主变往更高电压等级提升。
2)元器件:断路器海外供应相对紧张、国内龙头公司有望开始送样维谛等海外链主,替代外资ABB、施耐德等份额,同时往HVDC相关的固态断路器去升级。同时HVDC对继电器、熔断器有电压等级的升级,也有价值量提升逻辑。
3)母排线缆:柜外电源高压化带动电流密度提升,智能母排有望渗透。
产业链相关:1)电源:麦格米特、禾望电气、中恒电气,以及欧陆通、通合科技、江海股份、蔚蓝锂芯、威尔高等,2)电力设备:金盘科技、良信股份、宏发股份、盛弘股份、科华数据、科士达、祥鑫科技、中熔电气、伊戈尔,以及明阳电气、威腾电气等。
1)AI服务器的强劲算力背后,离不开高效稳定的电源系统支撑。
以GB200为例,其电源架构分为三大转换阶段:AC-DC、48V-12V DC-DC和12V-1V DC-DC。
首先,机柜上的PSU将交流电转为48V直流电,GB200 NVL72机柜配备36个5.5kW的PSU,合计近200kW电力,为机柜提供充足电源。
随后,48V电压在Compute Tray通过PDB(Power Distribution Board)降至12V,每个PDB模块设计为8kW,由两个4kW DC-DC转换器组成,确保电力精准高效分配。
最后,12V电压经Bianca Board上的VRM模块调节至1V或0.8V直流电,满足芯片的精细供电需求。
如此分层设计,实现了电压稳定转换和高效供电,是AI服务器高性能运转的核心保障。
2)作为电源核心载体,AI服务器电源用PCB在材料、工艺和技术上均实现显著升级,价值不断提升。
铜箔厚度的加厚是关键举措,厚铜PCB能够承载更大电流,满足AI服务器对高功率密度的需求。
例如,浪潮K1 Power K8880G3的PCB电源层采用高达2盎司铜箔,每层镀铜厚度达到30μm,显著提升导电性和散热性能。
铜箔增厚不仅提升了PCB的电流承载能力,还推动了压合、钻孔、电镀等工艺升级,使PCB整体价值大幅提升。
此外,PCB嵌入式功率模块技术带来更高的性能和更低的成本。纬湃科技指出,嵌入式功率模块单位半导体通流能力提升约40%,同等功率条件下半导体用量减少三分之一,物料成本降低20%,且开关损耗显著减少,整体效率大幅提升。
材料方面,铜箔及覆铜板占PCB成本比重超30%,铜箔本身约占覆铜板成本的40%,材料升级直接驱动PCB价值量攀升。
随着AI服务器市场快速扩张,对高性能、高可靠性电源PCB的需求不断增长,相关制造商将受益于技术壁垒和高附加值产品的优势,具备极强的投资潜力。
未来,厚铜PCB与嵌入式功率模块工艺创新将成为推动AI服务器电源PCB市场高速发展的关键动力。
*公开资料整理,仅作为行业分析参考,不构成投资建议!