中金公司:随着AI算力提升 先进AI服务器电源重要性持续升级

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中金公司研报表示,服务器电源是数据中心供电系统建设的核心,随着AI算力提升,先进AI服务器电源的重要性持续升级。先进GPU也对AI服务器电源功率和功率密度提出了更高要求,例如功率约为10.2kw的H100服务器机架需配置19.8kw电源,而功率约为120kw的NVL72机架需配置198kw电源。但服务器电源本身需在有限空间实现功率扩容,传统服务器电源功率密度大多不到50w/立方英寸,而AI服务器电源功率密度可达100 w/立方英寸。这同步对服务器电源拓扑结构设计、元器件应用等提出了更高要求,未来先进AI电源需求有望持续升级。

  全文如下

中金联合研究 | 高端电源观察(一):如何看待AI浪潮下的服务器电源?

摘要

服务器电源是数据中心供电系统建设的核心,随着AI算力提升,先进AI服务器电源的重要性持续升级。先进GPU也对AI服务器电源功率和功率密度提出了更高要求,例如功率约为10.2kw的H100服务器机架需配置19.8kw电源,而功率约为120kw的NVL72机架需配置198kw电源。但服务器电源本身需在有限空间实现功率扩容,传统服务器电源功率密度大多不到50w/立方英寸,而AI服务器电源功率密度可达100 w/立方英寸。这同步对服务器电源拓扑结构设计、元器件应用等提出了更高要求,我们认为未来先进AI电源需求有望持续升级。

AI服务器电源主要分为AC/DC和DC/DC两部分。从电网传输到芯片的过程中,电压要从1-3万伏特降低至0.5~1伏特,在这个过程中数据中心电源架构主要分为保障电路UPS、机架电源AC/DC、芯片电源DC/DC三个层级。AC/DC的输入是PDU输入的交流电,经过降压、整流两个过程输出直流电;DC/DC则进一步将电压调降至芯片可用电压。其中AC/DC电源难点在于有限体积内提升功率密度,而DC/DC则在于如何尽量压降板路损耗。

我们预计2024/25年AI电源(AC/DC)需求有望达到10.2GW/11.8GW,AI电源(DC/DC)需求有望达到3GW/4GW,我们预计其中AC/DC的市场规模到2025年有望达到156~272亿元。服务器电源大多采用冗余设计,有效负载往往介于50-60%,既保障安全供应,也使得电源在最高效率的状态下工作。同时由于CPU等其他部件的功率使得机架功率也大于GPU总功率。我们结合不同类型的GPU出货量预计AI电源的相关需求,详见下文。

台系厂商主导AI电源市场,我们同样看好本土厂商的后续表现。目前来看,台达、光宝占据AI服务器电源AC/DC的主要份额,DC/DC来看台达、MPS、Vicor等则为核心厂商。但同时麦格米特、欧陆通等国产品牌也在持续加码AI服务器电源,我们认为随着产品端的推陈出新和升级迭代,国产品牌有望在AI服务器电源领域实现进一步的突破升级。

风险

AI服务器电源需求不及预期,行业竞争加剧

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