HVDC产业发展现状与趋势
国内外市场差异:国内HVDC产业在导入进展和渗透率上均优于国外市场。阿里巴巴在国内增量市场的HVDC使用率已超过20%,而谷歌在2026年的HVDC渗透率预计仅为5%-8%。预计2027年海外市场将加速增长,谷歌在增量市场的渗透率有望提升至近30%,而国内市场将保持循序渐进的增长态势,渗透率可能维持在20%以上但低于30%。
国内HVDC应用案例:除了阿里巴巴,中国移动等运营商在HVDC的应用方面也比较成熟。字节跳动跟进速度较快,不仅应用现有低压HVDC方案,还与欧陆通联合开发800V的HVDC技术。
电压等级方案:阿里巴巴采用240V低压HVDC方案,谷歌采用±400V方案,遵循OCP 1.0标准协议。OCP正在制定包含0到800V的2.0标准。
产业化节奏:阿里巴巴的产业化分为两步走,现有240V低压方案“巴拿马一代”在增量市场的渗透率已超过20%,800V“巴拿马二代”研发接近尾声,预计2027年开始机型试点。谷歌等效800V的±400V方案将于2027年开始,随V8机型陆续释放。
谷歌HVDC渗透率预测:谷歌HVDC渗透率在2028年达到70%-80%的可能性取决于2027年方案的放量效果,以及放量过程中不出现重大缺陷。由于HVDC的应用仅限于增量部署,存量设备一般不进行改造。
英伟达HVDC方案:英伟达当前主流方案仍然是低压HVDC和UPS两种模式并存,正800V方案目前尚处于验证阶段,预计将在2027年年中随Kyber机架及RubinUltra平台一同推出。
800V HVDC架构前景:尽管推理机柜的单柜功率相对较低,但从整个技术路线来看,芯片的单卡功耗和整柜功耗都在持续提升,HVDC是必经之路,预计从2026年开始将逐渐普及。成本问题已得到缓解,例如“巴拿马一代”低压方案成本已降至接近0.6元/瓦。
HVDC方案优势:HVDC方案在能效和可维护性方面具备明显优势,端到端效率更高,系统架构相对简单。
推理机柜HVDC应用:随着推理机柜的功耗越来越大,采用HVDC方案将成为趋势。
谷歌800V架构时间规划:谷歌800V架构项目预计在2027年上半年开始小批量发货,大规模使用预计要到2027年底才会开始。
谷歌800V HVDC方案供应商格局:台达是第一大供应商,预计占据60%-70%的份额,维谛的份额约为20%,光宝则占10%左右。
谷歌800V HVDC方案单位价值量:每瓦的价值量大约在2元以上,一台1兆瓦的系统其价值量可达二三百万人民币。
800V转50V电源模块:目前各家供应商都还处于验证阶段,尚未有实际出货。当前的技术过渡方案是采用兼容直流输入的ACPSU。
谷歌正负400V转50V电源模块验证供应商:主要还是台达、光宝和伟创力,欧陆通也有同步参与,台达在该模块上的进展最为靠前。
ADI公司在电源模块领域的参与情况:ADI主要提供电源模组,特别是二次和三次电源的整合方案,但其模组产品似乎也是由其他厂商代工,ADI自身更侧重于提供功率器件和控制芯片等。
电源融合方案趋势:二次和三次电源的界限越来越模糊,未来趋势是减少电源转换的级数,可能会将一次和二次电源合并,或者将二次和三次电源合并。
二次电源50V转12V模块市场供应商:主要由台达、光宝和Vicor主导。
公司在800V转50V和50V转12V的技术能力和市场竞争力:公司在800V转54V或50V的电源转换技术上较为擅长,对于50V转12V的技术,虽然不存在技术问题,但市场竞争力比较有限。
电源技术壁垒:二次电源的技术壁垒最低,其次是一次电源,而三级电源的技术壁垒相对较高。
公司进入谷歌供应链体系的能力:正负400V转50V产品的技术壁垒只能说一般,略高于50V转12V的产品,技术上都可以实现,公司在技术层面没有问题。
谷歌供应商份额分配策略:通常会选择三家供应商,其中主力供应商有两家,合计占据约60%-70%的份额;二级供应商占据约20%的份额;此外还会保留一家备选供应商。
公司在三级电源领域的布局:公司目前没有涉足三级电源业务,无论是VPD还是TLVR架构的产品均未开发。该领域的技术壁垒主要体现在封装壁垒和芯片壁垒。
麦格米特与立讯精密的竞争:未来在海外市场与麦格米特的竞争将不可避免。麦格米特也在积极导入谷歌等互联网厂商的供应链,预计无论是在互联网客户还是英伟达体系中,麦格米特都将是公司未来最主要的竞争对手。立讯精密有能力承接代工业务,其核心竞争力在于生产制造与供应链整合。
麦格米特产品线布局:麦格米特是国产电源厂商中产品线布局最齐全、覆盖范围最广的公司之一,其业务几乎涵盖了整个数据中心的供电网络。
麦格米特全球化布局和竞争力:麦格米特已实现全球化的生产布局,其泰国工厂紧邻台达,显示出较强的海外交付能力。在市场竞争中,麦格米特对外将台达视为主要竞争对手,对内则与其他国内厂商竞争。
麦格米特市场份额获取策略:麦格米特完全有希望从台达获取市场份额。其主要策略是通过布局新品类来获取客户的增量订单,预计未来两到三年将逐步显现成效。
国内产业链与台达的比较:在价格方面,国内厂商的产品通常比台达更具优势,麦格米特的价格水平与国内一线厂商相当。在产品性能和质量方面,近两年国内厂商与台达的差距已显著缩小,在新产品线的竞争中,质量表现不弱于台达。不过,台达在供应链管理和全球化的客户渠道方面依然保持着遥遥领先的优势。
国内外客户招标考量权重:海外客户的供应链体系相对封闭,不轻易引入新供应商,其招标时更看重质量和交付。相比之下,国内互联网厂商更注重成本控制,价格因素在招标评分中的权重很高。
国内市场3,000瓦功率段电源产品盈利水平:在国内市场,3,000瓦功率段电源产品的整体毛利率大约在22%左右。不过,国内市场竞争非常激烈,预计到2027年,3,000瓦产品的毛利率还会进一步下降。
国内市场新兴的800V高压架构电源产品:目前国内市场尚未有厂商大规模投入800V转48V这类高压架构电源产品。预计能维持一年左右的良好市场行情和较高的毛利率,保护期过后,随着更多具备复制能力的量产型电子厂商进入市场,价格竞争将迅速加剧,导致利润空间收窄。
海外云厂商800V高压直流供电架构方案选择:海外主流云厂商,包括Meta和亚马逊,都在效仿谷歌,选择正负400V的HVDC方案。该方案属于OCP的标准方案,具备多重优势:兼容现有的所有低压生态器件;成本可控且性能稳定;方案的可落地性高。
主流云厂商采用正负400V HVDC供电架构的渗透率:预计到2027年,在增量市场份额中,谷歌采用正负400V HVDC架构的渗透率将至少达到30%。相较而言,Meta和亚马逊在AIGC基建和自研能力方面进展稍慢,预计其渗透率将在10%-20%之间。从长期来看,一旦云厂商采用了HVDC架构,便不会再回到传统方案。
Meta在推动HVDC架构应用方面的角色:在云厂商中,谷歌是推动HVDC架构的领头羊。Meta等其他厂商的角色更像是快速跟进者,它们倾向于采纳并跟进谷歌已经验证成熟的技术方案。
垂直供电方案应用前景:谷歌当前主推的是一种TLVR与VPD相结合的混合方案,该方案有望成为云厂商的主流选择。目前,除谷歌外,其他几家云厂商仍以水平供电方案为主,但从未来趋势看,它们大概率会跟随谷歌的技术路径。当前只有英伟达仍在坚持水平供电方案。
英伟达未来是否会转向垂直供电方案:英伟达未来大概率会采用垂直供电方案,但目前该方案尚在验证阶段,还未正式应用。与谷歌采用水平与垂直相融合的方案不同,英伟达的策略可能更为激进,一旦决定切换,预计会直接采用纯粹的垂直供电方案。
公司在其他海外客户方面的进展:公司在其他海外客户方面取得了进展。目前正通过松下与Meta进行对接。同时,也在为AMD的Helios超节点项目对接松下的电源方案。Helios项目的电源方案与谷歌类似,采用了相同的PSU产品。
英伟达电源架构演进:业界有观点认为英伟达未来的电源架构会从PowerRack演进化到PowerCenter。PowerRack方案的核心是将PSU整合形成一个独立的电源柜,并独立于IT机柜布置。PowerCenter方案则将电源转换与储能集中到机架排级别,通过800V直流母线向各机柜供电。
PowerRack方案供电架构:在英伟达的规划中,即使采用PowerRack方案,其IT机柜内部仍将维持50V的低压生态,即入柜电压为50V,这样做的好处是保持了机柜内低压生态的连续性,无需进行大规模升级。
数据中心未来供电架构:若数据中心未来采用固态变压器技术,理论上所有设备都应适配800V供电。若不统一,则需要增加额外的PDU等配电设备将800V电压进行转换,但这会引入额外的转换环节,导致效率损失。
800V转50V或54V的直流转换模块:800V转50V或54V的转换功能主要由一个直流模块实现,其物理形态则取决于具体的设计。技术上可以实现从800V到目标电压的一步到位转换,目前功率芯片厂商已经推出了800V直降12V的方案。未来的发展趋势是,这种转换模块可能会以一个集成化的大模组形式存在,甚至有更激进的方案提出,将该模组直接集成到服务器主板上,实现可插拔的功能。
可热插拔模块:这是一种可分离、支持热插拔的集成模块,意味着可以在服务器不断电、业务不中断的情况下,直接拔除损坏的模块并插入新的模块以进行维护。该模块被称为PDB,它通过输出连接器与主板上的母座进行对插。
PDB模块送样情况:PDB模块本身尚未向谷歌送样。目前已送样的是HVDC大机柜,即交流电转换为400伏直流电的机柜,该产品由上海安世博负责。
正负400伏转50伏的DC-DC模块价值量:相较于ACPSU,正负400伏转50伏的DC-DC模块价格会更低,预计在海外市场的单瓦价值量约为0.6至0.7元。
正负400伏转50伏的DC-DC模块功率:目前,这类模块的功率普遍在15至20千瓦之间,这属于入门级配置。市场上最高功率的产品已经达到30千瓦。
800V转6V技术难度:800V转6V的技术难度绝对更高,因为它集成了多个原有分立的功能。公司目前正在相关技术的预研,并且已经获取了TI、英飞凌等厂商的底层方案。
模拟芯片公司是否亲自涉足电源模块制造:模拟芯片公司在技术和设计层面确实具备优势,但产品化不仅涉及设计,还包括制造、交付和供应链管理。电源模块制造属于重资产的辛苦业务,而芯片厂商通常不愿涉足此类业务。
MPS和英飞凌是否也直接生产和供应电源模块:这些公司目前主要还是提供底层方案,定位为方案厂商。它们可能会生产一些芯片封装级别的三次电源模组,但通常不涉足大型的一次、二次电源模块的制造。
公司在电源产品中对ADI芯片的使用情况:公司产品中使用的ADI芯片非常少。目前,功率器件主要以英飞凌为主,而控制器芯片则主要采用TI、ST和Microchip的产品。
电源模块的芯片方案选型:ADI的产品品类基本实现了全面覆盖。但在实际选型中,通常会选择相对更优的方案。例如,一个电源上可能包含十几种模拟芯片,其中控制器和驱动器、运放、电流检测芯片通常选用TI的产品,存储器则选用Microchip。这些品类ADI也有提供,但选型倾向于使用量大、独立的第三方芯片。在功率器件方面,一个电源上同样有十几种,如开关管、整流管、控制管、降压管、二极管、三极管、TVS等,主要以英飞凌为主,并配合使用安世、Vishay、Wolfspeed等品牌的产品。
电源控制器领域ADI的产品表现:ADI的控制器在中低端领域表现尚可。但在高端电源,特别是5千瓦级别的高功率服务器电源领域,市场主要由TI和英飞凌主导。
电源模块中是否使用MCU:电源模块中会使用MCU,但并非标准配置,其主要作用是控制器。在品牌选择上,主要以Microchip或TI为主。
公司在海外市场的推进进度:整体推进进度大约比麦格米特慢一年左右。
麦格米特在英伟达供应链中的份额表现:麦格米特在英伟达的份额一直不高。2026年,其在GB300项目上获得了一些份额,预计为几千个机柜,占整体比例约10%。一个机柜价值约二三十万元,这部分增量可能带来数十亿的收入。至于2027年,其份额能否起量主要取决于Rubin这一代产品的市场划分情况,因为在存量的GB200项目中重新划分份额难度较大。
麦格米特与谷歌的合作进展:麦格米特目前正与谷歌进行送样和审厂对接,涉及PSU和HVDC等产品。欧陆通在谷歌的进展比他们快一年到一年半左右,产品已经完成导入和验证。预计麦格米特最快也要到2027年年底甚至2028年年初才能进入谷歌供应链。
谷歌作为客户的特点:谷歌对价格相对敏感,但在工程方面的包容度更高,态度更为开放。在供应商评估中,价格权重约为30%。以GB电源为例,谷歌采购的同款产品价格比英伟达低约5%。可以认为,谷歌拿到的价格是北美所有运营商中最低的,相比之下Meta等客户的价格会相对高一些。
2027年海外市场其他客户:2027年Meta和亚马逊有机会贡献收入,其中亚马逊的Trainium3训练产品也由欧陆通供应,因为它们都使用同一款电源。此外,AMD明年可能会有一些小批量订单。不过,这些客户的订单量预计不大,可能在几百到上千个的规模。海外市场的放量增长主要还是依赖谷歌。
国内市场业务情况:国内市场主要看阿里巴巴和字节跳动的需求。欧陆通的直接客户是浪潮等整机厂,其中国浪潮是国内第一大客户,其业务占公司总业绩接近三分之一。对于阿里和字节这两家互联网公司,欧陆通在其供应链中的份额均已超过30%,进一步提升份额的空间有限。因此,明年的增长将主要跟随其整体采购量的变化。预计明年阿里的超节点采购量将翻两倍,字节跳动预计增长两到三倍,欧陆通的相关业务也将随之实现同等幅度的增长。
AI服务器市场增长预测:仅限于超节点这一AI服务器品类,其需求预计会翻两到三倍。但超节点只是AI服务器中的一个新品类,目前市场主流仍是八卡服务器。综合来看,预计2027年整个AI服务器市场的增长率在30%至40%左右。相比之下,通用计算服务器市场近两年增长缓慢,甚至出现过出货量下滑的情况,预计未来将维持现状。
与华为的合作:目前与华为有联合开发项目,但对其业务量不抱太高期望。华为的合作模式通常是,产品开发完成后会寻找代工厂进行量产招标,届时价格竞争会非常激烈,利润空间有限。此外,华为严格控制其供应链,且会自行采购芯片、半导体等关键物料,代工厂仅赚取加工费。华为自身也通过华为数字能源部门设计电源,其服务器代工厂如超聚变也在自研电源,因此合作难度较大。
电源模块成本构成:功率器件的成本占比存在结构性差异,在低端产品中约占20%至25%,在3,000瓦以上的高功率产品中则占到30%左右。电源模块的成本主要由六大模块构成:第一是功率器件,成本占比在20%至30%之间;第二是模拟芯片,约占15%;第三是电解电容,占比约15%;第四是磁性元件,占比10%至15%;第五是PCB,高功率PSU通常包含6到8块PCB板,主板为10到12层,连同贴片阻容等合计成本占比约10%;第六是结构件,包括外壳、线缆、连接器、散热器和风扇等,成本占比约为10%。
功率器件和模拟芯片供应商:功率器件和模拟芯片这两类产品的供应商高度重合,例如英飞凌等厂商。在材料应用方面,碳化硅在5,000瓦以上的PSU产品中已成为标准配置。氮化镓则从3,000瓦左右的产品开始尝试应用,但主要限于对高效率和小型化有特殊要求的电源,尚未普及。预计氮化镓的普及应用将在8,000瓦以上的产品中实现。
高功率模块中碳化硅和氮化镓的成本占比:目前这两类器件的成本占比还不高。以一款8.5kW的电源产品为例,其碳化硅用量不多,仅使用了6颗Wolfspeed的产品。在这款8.5kW电源中,功率器件的总成本中碳化硅部分的成本约占八分之一,占整个功率器件模块成本的15%左右。展望未来,在12kW的电源产品中,碳化硅的成本占比预计将提升至25%左右。
不同功率等级和电压平台的氮化镓应用情况和成本占比:在现有的8kW电源方案中,氮化镓尚未成为标准配置。然而,在18kW的电源产品中,氮化镓的应用有所增加,方案中使用了12颗氮化镓器件,其成本占功率芯片总成本的20%左右。
18kW电源产品中碳化硅和氮化镓的合计成本占比:在18kW电源的功率芯片模块中,碳化硅和氮化镓的合计成本占比将超过45%,接近50%。
电源架构变化对碳化硅和氮化镓成本占比的影响:如果电源架构从800V转为50V,这种高压平台的变化是否会影响碳化硅和氮化镓在功率芯片中的成本占比?是的,成本占比会提升。高压平台方案对电源的体积和控制要求非常苛刻,需要将器件集成到板上。氮化镓作为一种高频材料,其高频特性有助于减小磁性元件的体积,从而缩小整个电源的体积。同时,氮化镓具有低阻抗特性,能实现非常高的转换效率。因此,在高压平台下,为了平衡成本、功能与性能,通常会采用碳化硅与氮化镓的组合方案,这将导致两者的应用比例和成本占比都会提升。
碳化硅和氮化镓功率器件的主要供应商:碳化硅方面,国内供应商主要选择三安光电,此外新洁能、东微半导体等也在选择范围内,具体取决于客户要求。如果产品需要出口,则优先选用Wolfspeed。氮化镓方面,目前用量相对较少,主要因为18kW等产品尚处于研发测试阶段未实现量产出货,国内供应商主要使用英诺赛科的产品。
高功率、高压平台下碳化硅和氮化镓的合计成本占比:是的,在高功率且高压的平台下,碳化硅和氮化镓这两类器件在功率器件子模块中的合计成本占比将会超过50%。
其他模拟芯片供应商:模拟芯片的选择范围很广,国内外厂商众多。国产方面,性能较好的包括纳芯微的隔离芯片以及东微半导体的控制器。此外,圣邦微、思瑞浦等公司的产品也会被采用。