半导体行业深度报告：功率密度跃升驱动800V DC架构升级，宽禁带功率器件打开成长空间

功率密度跃升驱动800V DC架构升级，宽禁带功率器件打开成长空间 2026年07月22日 证券分析师陈海进执业证书：S0600525020001chenhj@dwzq.com.cn研究助理郭雄飞执业证书：S0600126060019guoxf@dwzq.com.cn 增持（维持） ◼功率密度升级倒逼供电架构重构：随着AI机柜功率迈入百千瓦级并向兆瓦级演进，传统低压、大电流供电方式在铜耗、线缆、母排及电源空间占用方面面临明显瓶颈，推动数据中心供电架构向800V DC架构升级。升级后供电系统能够降低导体的电阻损耗；节省机柜内空间占用；减少能量转换环节；便于储能及直流能源接入。我们认为800V DC架构的本质变化，是将传统机柜内PSU承担的AC/DC与DC/DC功能解耦：AC/DC被移至独立的侧边柜；计算机柜内仅保留靠近负载的DC/DC降压环节。从功率半导体角度看，SiC器件能够在承受较高电压和较大功率的同时维持较低损耗，更适合Power Rack侧的大功率AC/DC；GaN器件因开关速度较快、开关过程中的损耗较低，更适合IT Rack侧DC/DC。宽禁带功率器件由此打开成长空间。 ◼800V DC架构的四阶段演进：部署路径、落地节奏与功率半导体变化：数据中心内功率半导体的主要价值量集中在电能变换环节，包括AC/DC、DC/AC及不同直流电压等级之间的DC/DC转换；此外，少量器件用于电子开关、热插拔、冗余切换和故障保护。分阶段看： 相关研究 《半导体设备2025年报&2026年一季报总结：前后道设备商业绩持续高增，看好先进产能扩产&设备国产化率提升》2026-05-19 ➢第一阶段中功率器件增量主要集中于PFC、LLC和BBU：英飞凌30kW PFC单模块含12颗1200V SiC与6颗650V GaN，折算1MW约612颗；ROHM全SiC方案约372—600颗/MW。Navitas 10kWLLC单模块采用4颗650V GaN与16颗100V GaN；瑞萨高压BBU双向DC/DC则包含8个650V GaN基础开关位。 《端侧AI芯片Q1业绩点评：新品放量驱动高增，涨价传导体现韧性，五维差异化构建竞争壁垒》2026-05-17 ➢第二阶段中板载高降压比DC/DC成为GaN核心增量。EPC 6kW800V-12V方案单机采用16颗150V GaN与32颗40V GaN；英飞凌、瑞萨则以650V GaN承担原边高压开关，副边采用多路40V硅MOSFET同步整流。 ➢第三阶段功率器件增量转向MW级整流与800V直流保护。早期中央整流器或将以1200—1700V硅基IGBT或晶闸管为主，现有1700V模块已覆盖50—3600A；中长期SiC模块有望替代。各负载支路新增SSCB、eFuse及热插拔开关，主要采用IGBT、IGCT与SiC器件。 ➢第四阶段由SST直连中压电网，功率器件增量集中于SST本体。SiC路线中，Microchip 1.4MW方案采用42个1200V级联功率单元，升级至1700V后可降至30个；3.3kV SiC已用于5—10MW商业化SST，但整机模块数尚未披露；10kV样机使用6个10kV SiC模块和12颗1.2kV SiC MOSFET。GaN路线则以342个约4kVA低压单元级联构成1.25MW SST。 ◼相关标的： 上游材料及外延：天岳先进、天科合达（未上市）； 代工：芯联集成； 功率器件与模块：斯达半导、士兰微、华润微、扬杰科技、东微半导、英诺赛科、时代电气、新洁能、宏微科技、捷捷微电等。 ◼风险提示：800V DC架构落地进度不及预期风险；宽禁带器件渗透率及技术路线不及预期风险；行业竞争加剧及产品价格下行风险。 内容目录 1.1.为什么下一代AI数据中心要升级到800V DC的架构.........................................................41.2.从功率半导体角度看，AC/DC与DC/DC分离推动SiC、GaN分工..................................5 2. 800V DC架构的四阶段演进：部署路径、落地节奏与功率半导体需求.......................................8 2.1.数据中心功率半导体主要分布于多级电能转换环节.............................................................82.2.第一阶段：Sidecar推动AC/DC外移，Vienna PFC与高频LLC重塑功率半导体方案...92.2.1. PFC集中至Sidecar，SiC方案成为主流.......................................................................92.2.2. 800V转50V LLC：原边SiC与GaN并行，副边以硅基MOSFET或GaN为主..112.2.3.高压BBU带动GaN、SiC器件应用...........................................................................132.3.第二阶段：800V DC下沉至计算节点，板载高频DC/DC加速GaN渗透......................142.4.第三阶段：整流环节集中上移灰区，MW级整流与直流保护系统成为核心增量..........162.4.1. MW级集中整流器上移至灰区.....................................................................................172.4.2.直流配电催生的周边需求.............................................................................................182.5.第四阶段：SST直连中压电网，SiC与GaN级联路线并行演进......................................192.5.1.SiC级联功率单元路线...................................................................................................202.5.2.低压GaN级联功率单元路线.......................................................................................213.相关标的............................................................................................................................................23 4.风险提示............................................................................................................................................23 图表目录 图1：英伟达AI计算平台向数百千瓦级机柜演进............................................................................4图2：提高输电电压能减少线缆需求和传输损耗...............................................................................5图3：高压供电提升机柜计算空间占比...............................................................................................5图4：从近期侧边柜到远期SST方案，800VDC架构均延续AC/DC与DC/DC物理解耦..........6图5：SiC与GaN功率器件的典型功率—频率应用范围..................................................................7图6：Navitas对800VDC供电架构中SiC与GaN器件分工的构想...............................................7图7：AI数据中心供电架构演进及功率半导体主要应用环节.........................................................8图8：第一阶段白区改造方案，保留既有交流基础设施并新增800V DC侧边电源柜.................9图9：PFC工作原理图........................................................................................................................10图10：英飞凌30kW交错式T-Type Vienna PFC方案.....................................................................10图11：ROHM的Vienna PFC＋三相隔离LLC方案........................................................................10图12：PFC功率方案梳理..................................................................................................................11图13：LLC工作原理和涉及功率器件的示意图..............................................................................11图14：800V转50V LLC功率方案梳理...........................................................................................12图15：Navitas方案原边采用三电平半桥，副边采用四路全桥同步的全GaN方案....................12图16：数据中心备电架构由48V低压BBU向±400V/800V高压BBU演进...............................13图17：Renesas 800V BBU产品结构图.............................................................................................14图18：第二阶段Power Shelf下沉至计算节点内部.........................................................................15图19：EPC 800-12 DC-DC方案................................................................................................