核心观点&内容概要
摩根大通闭门研报《Following the Power》核心结论:AI产业的竞争重心,正从“算力芯片供给”转向“高效电力供给”。电力损耗与供配电效率,已经成为制约高端AI算力释放的核心物理瓶颈,也催生了高增速的AI功率半导体新赛道。
行业明确呈现短期看硅、中期看氮化镓、长期看碳化矽的三段式成长节奏:低压GPU终端供电依赖硅基器件,中期机柜电力转换核心靠氮化镓,长期电网与储能高压端升级核心为碳化矽。2025-2028年,AI电力半导体市场将迎来三年82%的复合高增速,从27亿美元扩容至160亿美元,乐观场景下突破200亿美元,成为AI产业链下一轮核心价值洼地。
一、AI产业核心逻辑迭代:瓶颈从算法、芯片,转向电力系统
过去两年,资本市场的AI投资主线高度集中在GPU、HBM、先进封装、光模块等核心算力环节,这是AI产业扩张的第一阶段红利。但随着AI算力硬件持续迭代,一个被忽视的底层物理短板彻底凸显:算力硬件性能迭代速度,远超数据中心供电系统的升级速度。
此前半导体行业大佬陈立武早已提出反常识判断:AI未来的终极瓶颈,从来不是算法模型,而是电力、内存、核心材料等物理底层硬件。摩根大通本次闭门研报,进一步将这一观点落地为可落地的产业链逻辑:AI的问题早已不是“缺算力”,而是“算力有电也跑不满”。
算力机柜功耗的爆炸式增长,是行业变革的核心诱因。传统数据中心单机柜功耗仅10-20千瓦,而英伟达Blackwell架构AI机柜功耗飙升至100-200千瓦,下一代Rubin Ultra架构机柜功耗将达到数百千瓦,长期目标更是直指1兆瓦。
传统数据中心的多级供电架构,早已无法适配超高功耗需求。电网交流电需经过变压器、UPS、PDU、服务器电源、主板电压调节模块五层转换,最终才能供电给GPU核心。每一次电力转换都会产生损耗,损耗的电能转化为热量,倒逼机房升级液冷系统、扩容基建,大幅抬高AI算力的落地成本。
在此背景下,英伟达主推的800V高压直流架构成为行业必然趋势。根据物理原理,恒定功率下,电压越高电流越小,能够有效减少线缆耗材、降低发热损耗、简化电力转换环节、节省机柜空间,彻底解决传统供电架构的效率短板。而高压架构的全面普及,直接重构了整个功率半导体行业的价值分配体系。
二、行业增量空间:AI功率半导体进入爆发式增长周期
电力系统的全面升级,打开了功率半导体的全新增长天花板,摩根大通给出的行业预测数据极具爆发力:
1. 2025年全球AI电力半导体市场规模约27亿美元;
2. 2028年中性预期市场规模达160亿美元,强场景下突破200亿美元;
3. 2025-2028年行业三年复合增速高达82%。
这一增速远超传统电源管理半导体行业水平,并非传统产业的存量升级,而是AI算力外溢催生的全新增量赛道。未来AI产业的核心竞争逻辑彻底改变:不再是比拼谁的GPU更多,而是比拼谁的电力利用效率更高,每一度电能够转化出更多的AI算力。
三、三层材料赛道拆解:短中长期确定性成长路径
电力从高压电网到低压GPU核心的传输全过程,对应硅、氮化镓、碳化矽三种半导体材料的分层分工,形成了清晰的短、中、长期投资节奏。
短期确定性:硅基功率器件,守住GPU终端基本盘
硅基器件是当前最成熟、稳定、低成本的功率半导体方案,核心应用于GPU核心端的低压供电环节,主要负责VRM、PoL电压调节,完成电力最后一步降压输出。
无论中高压架构如何迭代,GPU核心运行所需的极低电压供电环节,无法脱离硅基器件,是当下最确定的增量赛道。核心受益企业为深耕电源管理芯片的头部厂商,包括MPS、TI、ADI、瑞萨等,其中MPS凭借贴近GPU、ASIC芯片的垂直供电模组布局,成为本轮短期红利的核心受益者。
中期高弹性:氮化镓,机柜电力转换的核心增量
氮化镓是未来3年行业弹性最大的赛道,主要适配AI机柜内部800V转48V/12V/6V的中压高频转换场景。
AI机柜正向“小体积、高功率、高效率”升级,传统器件无法兼顾高频率、低发热、高功率密度的需求,而氮化镓的材料特性完美匹配这一痛点。行业数据显示,当前氮化镓在AI电力系统的单千瓦搭载价值仅3美元,长期有望攀升至46美元,价值量提升超10倍。
随着800V高压直流架构全面渗透,机柜内部DC-DC电力转换将成为行业核心战场,纯氮化镓厂商将迎来业绩与估值的双重爆发,代表企业为Navitas等专业宽禁带半导体玩家。
长期核心资产:碳化矽,电网与储能的高压壁垒
碳化矽主打高压、大功率场景,布局在电力传输最前端,核心应用于数据中心前端AC-DC整流、固态变压器、储能系统、固态断路器等电网侧核心环节,堪称AI电力系统的“高压总闸门”。
越靠近高压电网,功率等级越高,碳化矽的性能优势越显著,是支撑AI算力基建长期扩张的底层核心材料。赛道龙头以综合平台型企业为主,包括英飞凌、安森美、意法半导体、罗姆、Wolfspeed等。
其中英飞凌的成长确定性最强,公司覆盖硅、氮化镓、碳化矽全材料布局,且业绩预期已充分兑现行业红利:预计2026财年AI数据中心相关收入达15亿欧元,2027财年将增长至25亿欧元,行业增长彻底从资本故事落地为真实营收。
四、行业终极趋势:算力时代,得电力者得天下
总结整条AI电力产业链的核心逻辑:低压近GPU看硅、中压机柜转换看氮化镓、高压电网储能看碳化矽,三层赛道层层递进,对应短中长期的投资机会。
过去两年,市场追逐的是“算力增量”,比拼的是GPU的供给能力;未来数年,市场追逐的将是“电力效率增量”,比拼的是算力供电的稳定性与经济性。
GPU是AI产业的发动机,而功率半导体就是输送能量的核心血管。没有高效的电力转换系统,再顶尖的算力芯片也无法发挥全部性能。
依托摩根大通产业研判与陈立武的底层投资逻辑,AI产业的下一轮红利已经清晰:找准电力传输过程中的最大损耗环节、行业最迫切的刚需痛点,布局硅、氮化镓、碳化矽三层功率半导体赛道,就是把握AI算力基建升级的核心机遇。
风险提示:行业技术迭代不及预期、800V高压架构渗透进度放缓、宽禁带半导体产能释放受阻、行业竞争加剧导致价格下滑。本文仅为行业逻辑梳理,不构成投资建议
(本文由豆包根據海外媒體資訊整理)
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