AI电源实现“军工级”效率提升，板载电源或迎来空间跃升

国联民生证券国防军工研究团队2025年11月19日 报告评级：强于大市丨维持 各行业电源特征大盘点，多角度分析军用电源或为难度最高 AI机柜传统电源模式或已逼近物理极限，军工电源供应商更有望切入AI电源 第二部分 800V DC或将带来板载电源架构变化及市场空间显著提升 1、各行业电源特征大盘点，多角度分析军用电源或为难度最高 电源：将电能制式进行转换的装置 ◥电源为电子设备和机电设备的基础，与国民经济各部门紧密相关。电源不是电池，电池是一种将化学能转化为电能的储能装置，而电源本身不产生能量。 ◥广义的角度，电源指的是提供电能的装置，它可以是发电机、变压器、甚至可以只是电网的接口。狭义的电源，电源通常指的是可把前一级供电转换为符合后级特定供电要求的装置。 ◥一般的，电源形式可分为四类。狭义的电源，由于有交流（AC）和直流（DC）两种形式，因而实现电能变换的电源可以分为交流-直流，交流-交流，直流-直流，直流-交流四种。 资料来源：前瞻产业研究院，中科艾科米公众号，国联民生证券研究所 整体市场空间广阔，下游涉及领域众多 ◥电源行业整体规模达5000亿以上，且增速较快。随着中国宏观经济的持续高速发展及国家对新能源发电、储能、新能源汽车、5G通信、轨道交通等电源应用行业的持续性投入，中国电源行业基本保持快速增长态势。根据中国电源学会、中自集团的统计数据，2022年电源行业增长率为32.33%，总产值达5174亿元。 ◥消费、工控、新能源汽车及医疗为电源下游应用主要方向。随着新兴领域的快速发展,据中国电源学会数据，2020年，IT及消费类电子和工业控制两大领域市场占比最高，分别为51.5%和34.1%；其次是新能源、LED驱动和新电动汽车，分别占比5.37%、3.03%、2.81%，医疗及其他占比为3.24%。 受下游需求分散且差异化较大影响，行业竞争格局较为分散 ◥以开关电源为例，竞争格局分散，主要受下游分布广、要求差异化较大等因素影响。据中国电源协会统计，仅开关电源类产品，国内企业就超过一千家，行业市场化程度较高，呈现完全竞争的市场格局。行业竞争格局总体呈现如下特点： ⚫（1）行业内生产企业众多，但普遍规模较小，市场份额较为分散，行业集中度不高； ⚫（2）行业内企业普遍技术水平不高，产品附加值较低，难以满足高端客户，尤其是国际主流电子企业的相关需求。 ◥行业由于下游企业分布广、数量多，对电源产品的品质和价格要求差异较大，使得不同规模、水平的电源企业均可获得一定的市场份额，造成了行业整体竞争格局较为分散的局面。 医疗设备电源：对电流、电压指标要求较低，稳定性要求相对较高 ◥以核磁共振为例，医疗设备产品对电流、电压指标要求相对较低，对电源稳定性要求较高。根据2019年的论文《14T核磁共振成像超导磁体电源的研究》，对于核磁共振装置，强磁场可以提高信噪比及成像分辨率，超强磁场核磁共振己成为医学成像和人工智能领域的重要工具。 ◥医疗设备整体功率较低。目前10T以上的MRI（核磁共振成像）超导磁体研究在国内和国际上都处于缓慢发展阶段。我国也启动了14T MRI超导磁体B类先导科技专项培育项目，其14T MRI电源设计指标为：励磁状态时，要求电源输出额定直流电压50V，电流稳定度优于100ppm/h，电流纹波小于100ppm，电流精度优于100ppm；磁体处于稳流运行状态下，要求电源输出额定直流电压为3.6V，额定电流1800A，电流稳定度优于10ppm/h，电流纹波小于10ppm，电流精度优于10ppm。 ◥医疗设备电源对温度要求或较低。考虑到核磁共振主要应用于室内，其电源工作温度预计也主要保持在室温或由于发热而导致温度略高。 14T核磁共振成像超导磁体电源指标 7资料来源：彭程伟《14T核磁共振成像超导磁体电源的研究》，郑俊《医院MRI设备电气设计要点》，国联民生证券研究所 通信设备电源：功率相对较低，适应温度要求较高 ◥5G基站相对4G基站功率已有大幅提升，但整体功率依然相对较低。根据中国铁塔的报告，5G基站单系统的典型功耗分别为：华为3500W，中兴3255W，大唐4940W，而一般4G的单系统功耗仅为1300W，5G是4G的4倍。 ◥基站电源的总功率等指标要求相对较低，但由于需要室外工作，适应工作温度要求较高。根据中兴的官网介绍，以W701室外通信直流电源系统为例，一柜实现通信站点设备供电，极简高效，节约占地。全模块化设计，可满足站点4G场景扩容提效和5G演进改造需求。其功率最大为3000W，最大数据电流700A，工作温度为-40℃~75℃。可见通信系统对电源总功率等要求相对较低，但对工作温度要求相对较高。 新能源汽车电源：总功率较高，工作温度及寿命要求相对较低 ◥以特斯拉汽车为例，其最大功率相对较高，输出功率可达220KW。以特斯拉汽车的model Y为例，其美国及中国制造的电机包含10个以上型号，以其中的4D1为例，其功率为220KW，电压为330V，则对应的电流最高约为667A。 ◥新能源车的电源设计寿命预计8年以上，工作温度或为-30℃~60℃。Model Y长续航版的新车电池与驱动单元的质保期为8年或19.2万公里（以先到者为准），且特斯拉保证质保期内电池保有最低70%的电池容量。我们认为，model Y汽车的电源系统设计寿命也可以粗略按8年进行计算。根据model Y的车主手册，其电池-高压的温度范围为“请勿将Model Y暴露在高于60℃或低于-30℃的环境温度下超过24小时”，则我们认为粗略其电源系统工作温度为-30℃~60℃。 军用电源：功率、适应温度、可靠性要求均为各类电源中要求最高 ◥军用电源功率整体较高，可达400KW以上。以雷达为例，F35战斗机的机载雷达APG-81雷达预计功率12KW以上，美国的陆基雷达铺路爪，平均功率150KW；美国海军的激光武器LWSD功率可达150KW；萨德导弹防御系统的配套雷达，平均功率约60～80KW，其TR组件有25334个，阵元峰值功率可达16瓦，对应峰值功率可达约400KW。 ◥军用电源所需适应电压及电流也较大。不同应用场景电压要求不同，如《高功率密度1kVDC-DC模块电源研究设计》提到，地面大功率有源相控阵雷达供配电系统一般配备的高压直流母线电压为540V，并且向800V~1000V发展。假设美军萨德导弹防御系统的配套雷达高压直流母线电压也为540V，按照400KW的峰值功率，其对应电流约为741A。◥军品电源适应温度最为严酷，其适应温度约为-55℃~125℃。根据《高功率密度DC-DC电源模块结构设计与封装》提到，国军 标《微电子器件试验方法和程序》中方法1010条件B的要求提到，对模块施加温循应力，上下限分别为-55℃及125℃，则我们判断，军工电源的适应温度应为-55℃~125℃。 ◥军工电源功率密度、可靠性要求也极高。军用电源在飞机、导弹端往往尺寸限制苛刻，功率密度要求较高。军用可靠性要求包括冲击测试、防护测试、低气压测试、太阳辐射测试、爆炸性环境测试、电测兼容性测试等，要求众多。 10资料来源：张江华《对美军空空导弹雷达导引头技术体制的推测》，海鹰咨询公众号，介冲《美军现役反无人机系统发展研究》，郭仕林《高功率密度1kVDC-DC模块电源研究设计》，史海林《高功率密度DC_DC电源模块结构设计与封装》，渊亭防务公众号，国联民生证券研究所 2、AI机柜传统电源模式或已逼近物理极限，军工电源供应商更有望切入AI电源 AI电源现有架构模式为：UPS交流电→中高压直流→低压直流→芯片电源，共三次转换 ◥在AI数据中心领域，通常采取交流输入服务器一次电源进行一次变换形成中高压直流母线（如48V或400V等），再经中高压直流母线变换器变换为低压母线（如12V），最终经模块电源/负载点电源进行三次变换给芯片供电，也可以从中高压母线直接变换为最终芯片的供电电压。 以英伟达NVL72为例，电流转换包括：480VAC→50VDC→12VDC→芯片用电 ◥以英伟达的NVL72为例。DGX GB200 NVL72，包含了18个GB200 Compute Tray（计算托架），以及9个NVLink-networkSwitchTray（网络交换托架），每个Compute Tray包括2颗GB200超级芯片。其机柜中电源主要分三次转换：⚫第一次：电源托架（Power Shelf）配备6个5.5kW PSU，合计功率33kW。每个Power Shelf可接受346–480VAC电源输入，通过整 流后输出大约50VDC，最大电流600A。⚫第二次：电源托架输出电力先进入位于机架后部的母排（busbar），每个计算托盘从母排连接器获取电力，通过电缆传输至PDB（电源分配板），PDB将48VDC降压为12VDC，供给整块计算板卡。⚫第三次：板卡上芯片根据需要，再一次降压至所需电压（如1V等）。 资料来源：《一文看懂英伟达的NVLink技术》，《GB200硬件架构全景（二）丨系统设计、BOM与供应链》，国联民生证券研究所 芯片单体功耗急速增加，带动机柜电源功率快速提升 ◥芯片单体功耗急速增加，AIDC供配电架构加速变革。芯片方面，英伟达的H100和H200单芯片功耗为700W，GB200达到2700W，单芯片功耗显著提升；服务器配置方面，AIDC需部署高功率GPU/TPU服务器，单机柜功率达传统IDC的5-10倍。为减少数据中心供电的能量转换层级、降低电流损耗并提升功率密度，服务器电源正朝着高压架构发展。 ◥头部厂商的PSU技术路线已开始升级。以头部AI电源厂家为例，其PSU升级路线中，PSU架构从3.3kW、5.5kW到12kW、22kW的电源功率进阶，功率密度将从32W/立方英寸提升至100W/立方英寸，核心是通过硅、SiC、GaN等半导体材料提升电源的功率密度，以在有限的空间内提供更高的功率输出。 AI数据中心机架功率已逼近200KW传统框架物理极限，新技术改革持续推进 ◥机架功率超过200kW时，电源就开始达到物理极限，倒逼数据中心电源架构进行改革。英伟达在COMPUTEX 2025上宣布，从2027年开始率先将数据中心机架电源从54V往800V HVDC过渡。之所以要进行跨度升级，是由于GB300 NVL72机柜的功耗预计将达到135kW~140kW，但当机架功率超过200kW时，电源就开始达到物理极限： ⚫一是空间限制。据英伟达介绍，目前NVIDIA GB200 NVL72或NVIDIA GB300 NVL72配备多达八个电源架。如果在未来MW级别的机架中，使用相同的54V DC直流配电，意味着电源架将消耗高达64U的机架空间，几乎没有留给计算卡的空间。 ⚫二是铜缆的重量，英伟达估算，在一个1MW的机架中使用54V DC配电，需要多达200kg的铜缆；如果在一个1GW的数据中心内，机架式母线铜缆就要用到50万吨铜。⚫三是转换效率。在当前54V配电系统中，会有多个重复的AC/DC转换过程，导致转换效率低下，并可能增加故障点。 电源发展变革中，为何我们觉得军工适合切入AI电源中？ ◥在AI机柜电源性能提升至逼近传统电源物理极限之前，军工电源为所有电源中难度最高。我们统计军用电源及新能源汽车、医疗、通信行业的相关电源要求，军工电源在功率、工作温度、功率密度要求、可靠性等其他要求方面，均高于其他所有行业。故此，我们认为，在AI机柜电源逼近传统电源物理极限之前，军工电源为所有电源中难度最高。 ◥伴随AI机柜电源提升至传统电源物理极限，我们认为，军工电源行业由于技术难度高、技术积累较为丰厚，其配套单位更适合切入至AI电源领域。 新雷能：深耕军工电源，积极切入AI电源打开广阔市场空间 ◥新雷能深耕军工电源行业。新雷能产品广泛应用于航空、航天、通信、数据中心、铁路、船舶等各个领域，是电子设备和机电设备的基础，尤其是在高可靠和高技术领域发挥着不可替代的重要作用。公司自成立以来