电力短缺或成制约？摩根大通：192亿美元的电力半导体才是关键

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摩根大通通过第一性原则分析了 AI 数据中心的供电链条，得出的主要结论是：预计到2025年，AI 电力半导体市场将达到约27亿美元，而到2028年，这一数字将跃升至192亿美元，年复合增长率高达82%。更大的变化来自于800V高压直流架构的革命，采用碳化硅固态变压器和氮化镓转换器替代传统电机设备，半导体的成本从每瓦175美元提升至260美元。这表明，尽管GPU备受瞩目，却有一个被其掩盖的价值链正在逐步显现。

尽管大家都在关注GPU的出货量，却很少有人关注电力的消耗。目前的数据中心供电是一个效率低下的长链：电网提供10-35kV的交流电，经过变压器降压至400-480V，再进入不间断电源（UPS），经过配电单元（PDU）后，转化为服务器电源所需的直流电，最终通过稳压模块（VRM）调整至GPU核心所需的低电压。整个过程涉及五个转换环节，每个环节的能量损失在2-5%之间，最终的端到端效率仅为85-88%。如果一个机架的功率为100kW，那么其中15kW将转化为废热，需要通过冷却系统进行处理。

摩根大通基于其内部AI服务器模型的测算显示，预计到2028年，全球AI数据中心将新增约81GW的装机容量，其中包括约63GW的新建和18GW的替换。AI芯片的功耗预计占54GW，加上网络设备及PUE系数后，最终总功耗将达到这个数字。支撑这81GW需求的电力半导体市场，预计每瓦的半导体成本将从175美元上升至260美元，从而推动市场总规模达到192亿美元。

报告中最重要的技术见解是，800V高压直流（HVDC）架构将取代传统的交流架构。其物理逻辑十分简单：功率等于电压乘以电流，而热损耗与电流的平方成正比。当电压从400V提升至800V时，电流减半，铜损降低到四分之一。然而，架构转换的真正意义在于半导体含量的质变。

在传统架构中，许多环节依赖于机电设备，半导体的浓度主要集中在电源供应单元（PSU）和稳压模块（VRM）。而800V架构则引入了四个新节点：碳化硅（SiC）固态变压器替代传统的铜绕组变压器；碳化硅固态断路器实现微秒级故障切断；直流原生电池备份单元配备双向DC-DC转换器和电池管理系统（BMS）芯片；以及机架级800V至低压的DC-DC转换。

报告提供了明确的时间线：到2026-2027年，传统的400V架构仍占主导地位，尽管改造已在进行中，侧车电源机架和电源架也开始出现。预计在2027年下半年至2028年，英伟达的Kyber机架（单机架600kW）将推动800V原生方案的规模化部署。到2028年，随着固态变压器的成熟，侧车电源机架与变压器将合并为单一的固态变压器设备（SST）。

报告还量化了不同半导体材料份额的变化路径。碳化硅的每瓦成本将从当前的30美元上升至长期的60美元，主导电网到机架的高压环节。氮化镓（GaN）的成本将从3美元飙升至46美元，成为800V至低压转换的赢家。而硅的成本将从150美元缓慢增长至180美元，继续占据VRM/负载点的最大资金池，凭借性价比优势保持竞争力。

行业的关键参与者格局也在逐渐成型。英飞凌（在全链条布局最强）、MPS（VRM领域领先，英伟达的核心供应商）和瑞萨在中间级转换及负载点环节占据了最大的市场份额，英伟达已经选定其中多家作为其供应商。报告详细覆盖了12家核心公司，分别是英飞凌、MPS、瑞萨、TI、意法半导体、Navitas（在GaN技术上领先）、ADI、安森美、罗姆、Innoscience、AOS和Wolfspeed。

摩根大通的这份报告在于构建了一个整体框架，而不是给出具体的目标价。虽然192亿美元的规模在AI基础设施中并不算大，但关键在于：如果没有足够的电力半导体，即便有再多的GPU，亦难以运行。

报告中有两个未充分探讨的假设。首先，电网扩容的交付周期（美国的中位数为3-5年）与数据中心的两年建设周期存在严重不匹配，2028年81GW的装机预测可能面临电网方面的执行风险，意味着美国电网的升级能力可能跟不上需求的增长。其次，英伟达在整条价值链中的定价权掌握在其手中，它在Kyber机架中选择谁作为电力供应商，将直接影响市场竞争格局。摩根大通与英飞凌、意法半导体等公司有投资银行关系，因此在评估具体公司推荐时，需要考虑这一背景。

来源：Odaily星球日报