半导体专题：多相电源是增量蓝海市场，看好国产替代机遇

多相电源是增量蓝海市场，看好国产替代机遇 行业研究·行业专题 电子·半导体 投资评级：优于大市（维持） 证券分析师：詹浏洋010-88005307zhanliuyang@guosen.com.cnS0980524060001 证券分析师：胡剑021-60893306hujian1@guosen.com.cnS0980521080001 证券分析师：胡慧021-60871321huhui2@guosen.com.cnS0980521080002 证券分析师：叶子0755-81982153yezi3@guosen.com.cnS0980522100003 证券分析师：张大为021-61761072zhangdawei1@guosen.com.cnS0980524100002 多相电源是增量蓝海市场，看好国产替代机遇 l多相控制器+DrMOS的多相电源是XPU主流供电技术。多相控制器与XPU通过协议通信，不同XPU厂商具有不同的协议，比如英特尔的SVID、AMD的SVI2/3、英伟达的OVR、基于ARM芯片的AVS等。DrMOS是英特尔2004年推出的一种高效节能技术，将驱动IC和MOSFET上下管集成到同一封装中，不仅显著减小面积，还极大降低由多个元件带来的寄生参数，显著提升电源转换效率。DrMOS主要有两种方案：1）驱动IC和MOSFET在不同晶圆上生产，最后合封在一起，称为合封DrMOS；2）驱动IC和MOSFET在同一个Die上制造，称为单芯片DrMOS。多相控制器+DrMOS的多相电源方案可以为XPU提供稳定的工作电压，已成为其主流供电技术。 l多相电源广泛应用于服务器、智驾、PC。1）服务器领域：超威X13SWA-TF主板供电方案中搭配了2颗多相控制器和13颗DrMOS，MPS预计其在服务器板卡级电源解决方案的可服务市场规模为15亿美元，我们认为GPU等算力芯片需求量增加和功耗提高将带动多相电源量价齐升；2）智驾领域：汽车智驾系统中的算力SoC芯片通常需要大电流供电，在MPS提供的汽车主芯片电源方案中，搭配了2颗4相控制器和8颗50A的DrMOS，汽车多相电源将随着汽车自动驾驶渗透率提高而增长。3）PC领域：多相电源也用于PC主板和显卡，七彩虹的iGameGeForce RTX 4080 SUPER供电方案搭配了3颗多相控制器和20颗DrMOS。 l多相电源是增量蓝海市场，看好国产替代机遇。多相电源随着算力需求增加而增加，属于增量市场；同时由于壁垒高，竞争格局相对较好，属于蓝海市场。目前多相电源供应商主要是海外的MPS、英飞凌、瑞萨、AOS等，国内厂商在产品推出上已取得成果，进入客户导入和批量销售初期，后续国产替代进度可期。建议关注国内已布局多相控制器和DrMOS产品的公司杰华特、晶丰明源、芯朋微等。 l风险提示：国产替代进程不及预期；产品研发不及预期，客户认证和拓展不及预期，行业竞争加剧的风险。 目录 多 相 控 制 器+ D r M O S是X P U主 流 供 电 技 术01多 相 电 源 广 泛 应 用 于 服 务 器 、 智 驾 、P C02芯 源 系 统 （M P S） ： 专 注 高 性 能 大 功 率 电 源 解 决 方 案03多 相 电 源 是 增 量 蓝 海 市 场 ， 看 好 国 产 替 代 机 遇04 多相控制器+DrMOS是XPU主流供电技术 VRM为XPU提供稳定的工作电压 lVRM：VRM（Voltage Regulator Module）电压调节模块的主要功能是通过控制主板上的DC-DC转换电路，为XPU提供稳定的工作电压，并对电脑启动时电压的变化情况和时序作出明确要求，包括电容、电感和功率级。 XPU供电电路工作原理 ØPWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）芯片：根据XPU所需电压确定脉冲宽度调制MOSFET管的开关时间和时序，并监测输出电压电流等。相数由PWM数量决定。 Ø驱动芯片根据PWM信号驱动MOSFET开关。 ØMOSFET：开关，允许或禁止电流通过，至少需要两颗。Ø电感：感抗使输出电压从0伏开始缓慢上升，起到降压作用，并存储部分电能。Ø电容：存储电能和滤波，减小电压波动幅度。 多相供电优于单相供电 l多相供电：随着XPU朝更低电压、更大电流发展，单相供电不能满足需求，多相供电成为主流。 l在多相供电中，各相按一定顺序轮流工作。 l相比单相供电，可以降低输出电流纹波以及MOSFET和电感发热量。 VRM主板电源供电方案 lVRM中的功率级包括控制器、驱动、MOSFET，根据集成方式不同可以组成三种主板电源供电方案。 Ø驱动芯片和PWM控制器集成，成本低，适用于相数较少。 Ø控制器、驱动、MOSFET为三个独立的芯片。 Ø驱动和MOSFET集成，缩短驱动和MOSFET的距离，减小寄生电感和电容影响，是现在XPU供电主流方案。 多相电源是XPU主流供电技术 l由多相控制器+DrMOS组成的多相电源是现在XPU的主流供电技术。 l多相控制器与XPU通过协议通信，不同XPU厂商具有不同的协议，比如英特尔的SVID、AMD的SVI2/3、英伟达的OVR、基于ARM芯片的AVS等。 lDrMOS是英特尔2004年推出的一种高效节能技术，将驱动IC和MOSFET上下管集成到同一封装中，不仅显著减小面积，还极大降低由多个元件带来的寄生参数，显著提升电源转换效率。DrMOS主要有两种方案：1）驱动IC和MOSFET在不同晶圆上生产，最后合封在一起，称为合封DrMOS；2）驱动IC和MOSFET在同一个Die上制造，称为单芯片DrMOS。 多相电源广泛应用于服务器、智驾、PC 算力芯片需求量增加和功耗提高带动多相电源量价齐升 l根据MPS公司的测算，其在服务器板卡级电源方案的可服务市场规模SAM为15亿美元，其中CPU服务器为10亿美金，GPU服务器为5亿美金。 ØCPU服务器中CPU电源产品SAM为6亿美元，DDR5存储器电源SAM为2.8亿美元，PoLSAM为0.6亿美元，EfuseSAM为0.6亿美元。公司产品在单台CPU服务器中的价值量为80美元。 l算力芯片需求增加和功耗提高带动多相电源量价齐升。根据TrendForce的预测，2024年AI服务器（含搭载GPU、FPGA、ASIC等）出货量将增长42%至167万台，2025年将继续增长28%至214万台，AI服务器所需算力芯片数量大于普通服务器，与算力芯片配套的多相电源需求相应增加。同时算力芯片功耗不断提高，对多相电源的用量和价值量均有带动。 自动驾驶推动汽车多相电源需求增长 l汽车自动驾驶渗透率提高带动自动驾驶算力芯片需求增加，与之配套的汽车多相电源有望迎来增长。汽车智驾系统中的算力SoC芯片通常需要大电流供电，在MPS提供的汽车主芯片电源方案中，搭配了2颗4相控制器和8颗50A的DrMOS。 多相电源也应用于PC主板和显卡 l除了服务器、汽车外，PC主板和显卡也是多相电源的应用场景，可以帮助电脑厂商减小电源模块的体积，提高电脑的性能和续航能力，满足PC轻薄化、高性能的发展趋势，也可以保证显卡获得高效稳定的电源供应。 芯源系统（MPS）：专注高性能大功率电源解决方案 MPS是模拟芯片设计企业，产品超4000种 图：MPS产品 lMPS总部位于美国，是一家专注于高性能模拟和数模混合集成电路设计、研发和销售的芯片设计公司，依靠对系统级别和下游应用的深入理解、强大的模拟芯片设计技能以及创新的专有工艺技术，公司可以为计算与存储、汽车、工业、通信和消费等应用领域的系统提供节能、经济、易用的电源管理解决方案。相比友商，公司的解决方案集成度更高、尺寸更小、能源效率更高、精度也更高，从而更具成本效益。 lMPS产品料号超过4000种，员工超过3500名，2023年收入为18.21亿美元，净利润为4.27亿美元。 l产品大类上分为DCDC产品系列（DC to DCProducts）和照明控制产品系列（LightingControl Products），其中照明控制芯片可用于背光和一般照明产品，2023年两者的收入占比分别为94%和6%。 以将整个电源系统集成到单个芯片为目标 l成立于硅谷，以内生增长为主。公司由Michael Hsing（邢正人）和Jim Moyer于1997年在硅谷成立，两人在Micrel工作时结识，后因与Micrel在市场前景和产品设计方面的不同理念，两人相约离职创业。2004年成功在纳斯达克上市，并成为首批在中国成立芯片研发中心的科技企业之一。成立至今，公司以内生增长为主，2014、2021、2024年各有一次收购。2014年收购瑞士Sensima公司获得磁性编码器技术；2021年收购设计耐辐射碳化硅器件的种子轮初创企业LogiSiC；2024年收购收购DSP公司AxignB.V.。 l以将整个电源系统集成到单个芯片为目标，高度重视产品集成度的提高。公司创始人怀着可以将整个电源系统集成到单个芯片上的坚定信念创业，公司成立后在产品研发方面高度重视集成度的提高。比如，刚进入笔记本背光市场时，公司的新技术将原来有70多个分立器件的背光模块做到了只有20多个分立器件的模块。至今公司不但成功地开发出在单个封装中真正集成整个电源系统的单片电源模块，同时还以突破性的专利技术不断超越业界预期。以电池管理产品为例，公司的解决方案采用领先的功率场效应晶体管技术，提供了更高的集成 开发专有制造工艺和无焊线先进封装技术 l开发独特的制造和封装工艺，建立竞争优势。MPS成立后，邢正人负责开发工艺技术，Jim Moyer负责IC设计。工艺技术对于模拟企业的发展来说至关重要，公司开发的专有工艺名为BCD Plus，该工艺解决了高压状况下器件集成的难题，使产品的集成度更高、尺寸更小、功耗更低、设计也更简单。该技术最高耐压可以达1000V，目前已发展到第六代，相对于上一代工艺，单位面积的阻抗下降25%，而且采用55nm制程，12英寸晶圆，是业界顶级的模拟和电源集成工艺，并支持数字和存储器。 lMPS在2011年左右推出了独特的无焊线封装工艺MeshConnectTM，产品可靠性更高、尺寸更小、散热性能更好、响应更快。 收入连续12年正增长，毛利率保持在50%以上 l进入4.0发展阶段，收入连续12年正增长。公司创业后经历了4个阶段，1.0阶段产品单一，应用领域主要是笔记本电脑；2.0阶段，产品应用于多领域，包括笔记本电脑、TV、机顶盒等，以消费电子应用为主；3.0阶段，通过专注于汽车、工业、服务器和通信，取得了长期的高增长；目前进入4.0阶段，通过发展电子商务、马达控制、计算机电源管理、电池管理等领域，期望取得均衡发展。随着发展阶段的推进，公司收入利润规模不断创新高，2023年收入18.21亿美元(YoY +2%)，净利润4.27亿美元(YoY -2%)。 l毛利率保持50%以上，净利率呈上升趋势。盈利能力看，各数据在创业早期波动较大，2011年后毛利率基本维持在55%左右，净利率呈上升趋势，研发费率则随着收入规模上升有所下降，2023年公司毛利率、净利率、研发费率分别为56%、23%、14%。 计算与存储、汽车业务收入占比提升，中国是第一大收入来源地 l从收入占比来看，计算与存储、汽车占比提高。计算与存储由2015年的17%提高到了2023年的45%（其中企业数据2023年占比18%），是占比最高的应用，2015-2023的CAGR为40%；汽车的占比则由2015年的6%提高到了2023年的22%，2015-2022的CAGR为45%；工业的占比从2015年的14%降至2023年的9%；消费和通信的占比分别由2015年的44%、29%下降到2023年的13%、11%。 l中国是收入的最大来源地。由于看好中国市场，MPS 2004便在成都设立子公司，并分别于2008年、2019年增加投资，建立二