服务器电源的未来之路:功率密度如何重塑市场格局?

电源行业研究报告:量价齐升周期,市场空间快速扩容
本篇文章的部分核心观点、图表及数据,出自中信建投证券于2024年10月21日发布的报告《电源行业研究报告:量价齐升周期,市场空间快速扩容》,如需获得原文,请前往文末下载。

随着人工智能、大数据和云计算技术的飞速发展,服务器电源行业正迎来前所未有的发展机遇。服务器电源作为数据中心的核心组件之一,其性能直接影响到数据中心的能效和稳定性。在当前的技术背景下,服务器电源行业的核心成长逻辑正逐渐聚焦于功率密度的提升,这不仅关系到产品的性能,更是决定产业空间上限的关键因素。

关键词:服务器电源、功率密度、AI服务器、能源转化率、市场扩容

功率密度提升:服务器电源行业的新引擎

在数据中心对能效要求日益严格的今天,服务器电源的功率密度成为了衡量其性能的重要指标。功率密度,即单位体积内的功率输出能力,直接关系到服务器电源的体积、重量以及散热效率。随着AI服务器功耗的快速提升,传统的服务器电源已经无法满足市场的需求,行业亟需通过提升功率密度来适应这一变化。

在OCP ORV3标准的限制下,服务器电源必须在保持能源转化率不变的背景下通过提升功率密度以满足服务器运转需要。这意味着在不牺牲能效的前提下,电源产品需要在更小的空间内提供更大的功率输出。根据中信建投证券的研究,当前AI服务器主要采用的AC/DC电源规格中,功率密度的提升已成为必然趋势。例如,CRPS185、CRPS265、OCP等规格的电源产品,其长宽高尺寸的变化直接反映了功率密度的提升。

功率密度的提升不仅能够满足服务器对于高功率的需求,还能够减少数据中心的空间占用,降低散热成本,提高整体的能源利用效率。这对于追求高密度计算和绿色节能的数据中心来说,无疑是一个巨大的吸引力。因此,功率密度的提升成为了服务器电源行业的核心成长逻辑,也是推动市场空间扩容的主要动力。

材料与技术革新:功率密度提升的双翼

功率密度的提升离不开材料和技术的革新。在材料方面,氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)等宽带隙半导体材料的使用,使得MOSFET等功率器件能够在更高的开关频率下工作,从而降低电阻和发热,提升功率密度。这些新材料的使用,不仅能够提高单个器件的性能,还能够在有限的空间内集成更多的功能,实现功率密度的大幅提升。

在技术层面,更优的拓扑结构和集成技术的应用,也是提升功率密度的关键。合理的电路拓扑结构结合软件控制可以降低电源的损耗和提高效率。例如,通过降低磁性组件体积的伏秒积、控制时序精度以减少冗余、采用先进的栅极驱动和保护功能降低开关损耗等措施,都能够有效地提升功率密度。

器件之间的集成也是提升功率密度的重要途径。通过将有保护工程的GaN FET和驱动器集成在一起,可以实现效率的最大化。这种集成不仅能够减少PCB板占用面积,降低寄生效应,还能够减少重复器件的使用,从而提升整体的功率密度。

市场空间的快速扩容:功率密度提升的直接结果

随着功率密度的提升,服务器电源的市场空间也在快速扩容。根据中信建投证券的研究,AI需求带动能耗进入快速增长阶段,伴随GPU功耗的持续上行,单台服务器能耗的快速增长驱动电源功率密度快速提升,并同时带来服务器电源总功耗和单瓦特价格的同步增长,市场空间大幅扩容。

过往服务器电源属于细分市场,本轮AI爆发前市场空间相对较小。但随着AI技术的快速发展,全球服务器电源市场空间可实现翻倍式增长。考虑到高功率密度电源在毛利率上亦有所提升,电源厂业绩释放也存在较大弹性。

从市场的具体数据来看,2023年全球AI服务器市场规模达到210亿美元,预计到2025年市场规模将达到318亿美元,2024-2025年的复合年增长率将达到22.7%。这一增长不仅反映了AI服务器市场的快速扩张,也预示着服务器电源行业的巨大潜力。

总结

服务器电源行业正站在一个新的发展起点上,功率密度的提升成为了行业的新引擎。随着新材料和新技术的应用,以及市场需求的不断扩大,服务器电源行业将迎来更广阔的市场空间。这不仅是技术进步的必然结果,也是数据中心对高效率、高密度计算需求的直接反映。在未来,我们有理由相信,功率密度的提升将继续推动服务器电源行业的快速发展,为数据中心的绿色节能和高效率运行提供强有力的支持。

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报告介绍:本报告由中信建投证券于2024年10月21日发布,共28页,本报告包含了关于电源的详细内容,欢迎下载PDF完整版。