2025年电子行业深度报告：AI DC供电新方案有望助力SiCGaN打开成长空间

1．AI 数据中心功率要求提升，英伟达推进 800V HVDC 供电架构

1.1 AI 数据中心功率要求提升，高压、高效成为重要趋势

从通算到智算，高压、高效成为重要趋势。根据华为 AI DC 白皮书，通算中心的单机柜功率从之 前 5~8kW 区间增加至智算中心(AIDC)的 20-50kW 甚至 100kW 以上。而根据英伟达的技术路线 图，随着 GPU 的迭代升级，英伟达 GPU 机柜功率持续提升，预期到 2027 年 Kyber 代单机柜功 率将达到 1MW 以上。随着机柜功耗及用电量提升的同时，AIDC 能量密度也需要持续提升，高压、 高效成为重要趋势。

1.2 英伟达推动 AI 数据中心供电架构向 800V HVDC 演进

传统数据中心供电系统架构包括多个电压转换环节。数据中心供电系统是数据中心正常工作的基 本保障。在传统供电系统架构中，市电从 10KV+中压/高压交流电经降压变压器转换为 400V 等级 低压，再通过 UPS 或 HVDC 等环节实现 AC/DC 转换，提供冗余并降低损耗，经 PDU 等配电单 元二次降压至服务器所需电压，最终以高功率密度输送至 IT 设备。在电压转换各环节中，需要依 赖功率器件对电能进行转换，改变电子装置中的电压和频率、直流或交流。 传统的供电架构难以匹配持续提升的单机柜功耗需求。传统的 415 伏或 480 伏三相交流供电系统 长期支撑着数据中心的发展。然而，随着计算机柜功率密度接近并超越兆瓦级别，这些系统正逐 渐逼近其实际应用极限。主要应用限制包括：（1）电缆规格与载流量：典型的交流供电电缆额 定电流为 60 安培或 100 安培，这受限于电缆的热承受能力以及 IEC 60309 等连接器标准。（2） 机柜电力接口：更高的机柜功耗需求需要更多和/或更大的输入连接，这不仅占用了宝贵的机柜空 间，也使线缆管理更加复杂。（3）供电设备协调：管理和保护多条交流供电线路增加了设计复 杂性，并扩大了设备占用面积。

AIDC 的电力需求激增，供电架构匹配升级已成为迫切需求。随着 AI 算力需求不断增长，Gartner 预测到 2027 年全球 AI 数据中心新增耗电量将达到 500TWh，较 2024 年几乎翻倍；根据 IEA 的 预测数据，到 2030 年，人工智能数据中心的用电量将增加四倍。如上文所述，现有供电链路包 含多级 AC/DC 与 DC/DC 转换，层层损耗让效率降低，增加了故障点与维护负担。随着单机柜功 耗的不断提升，继续采用传统交流配电方案将导致系统愈加复杂、组件更多、可扩展性降低，推 高下一代数据中心部署的资本支出和运营成本。因此，更高效、更紧凑、更智能的供电架构已成 为迫切需求。

英伟达推动 AI 数据中心供电架构向 800V HVDC 演进。基于提升数据中心供电效率的要求，英伟 达联合产业链伙伴提出 800V AI 数据中心供电蓝图，预计将于 2027 年全面落地。这一架构的核心 思路是“交流一次转换、直流全程传输”，通过电源解耦+高压直连，在数据中心外直接将13.8kV 交流电转换为 800V 高压直流。该方案无需额外配置 AC-DC 变换器，就可直接为 IT 机架 供电，并通过DC-DC变换器降压后为GPU供电。相较传统方案，800V HVDC具备三方面优势： （1）超大功率支持：单柜突破 1MW，满足 AI 训练集群对高密度供电的需求；（2）铜耗显著下 降：减少大规模铜母线使用，降低成本与能耗；（3）灵活供电：可在 0~800V 之间动态分配，重 负载设备直挂高压，轻负载则用 400V，更符合多元化应用场景。

使用 800V HVDC 供电架构有望大幅提升供电效率。根据英伟达 800V HVDC 白皮书，通过对比 固定线径（额定连续电流 48A）在不同电压下可传输的功率，从 415 伏交流电转向 800 伏直流电 能够使相同截面积的铜缆传输功率提升 157%。若使用 1500 伏直流配电，通过相同尺寸导线传输 的功率有望提升 382%。

使用 800V HVDC 供电架构有望大幅节省电费。根据行家说三代半，传统 AC 架构的端到端电源 转换效率仅为 84.5%-87.6%，而 800V 架构最高可达 90.3%-92%，能源效率提升 4%以上。据浪 潮信息-元脑服务器测算，转向 HVDC 架构，数据中心的供电损耗可从 15.5%降至 9.7%，从而大 幅降低运营电费，以一座 30MW 的智算中心为例，预计每年可节省电费超 1220 万元。

2．SST 性能优势明显，有望成为未来主流变压方案

2.1 SST 固态变压器具有效率高、面积小等特点

固态变压器（SST）通过电力电子技术实现能量传递和电力变换。固态变压器（SST）是一种先 进的智能电力转换技术，能在中压（MV）和低压（LV）电网之间高效传输电力，并同时灵活处 理交流（AC）和直流（DC）电源，提升电网的智能化管理和稳定性。与传统变压器不同，SST 采用半导体芯片（IGBT/SiC MOSFET）+高频磁芯代替了硅钢片铁芯 + 铜/铝绕组的材料组合，因 其使用的是固态电子器件进行电力转换，而被称为固态变压器。与传统变压器相比，SST 能通过 “高频化”减小变压器的体积与重量，并借助电力电子器件的可控性实现了电能质量调节、功率 因数校正等附加功能。

与传统变压器比，SST 具有效率更高、电力品质更好、模块化程度高、性能稳定等优点：（1） 通过消除铁芯损耗并以数十到数百 kHz 的高频运行，固态变压器（SST）能实现更高的效率，减 少能源浪费。根据台达官网，轻载时的 SST 效率比传统变压器高出 5%。（2）固态变压器能够 控制谐波以减少非线性负载产生的谐波，补偿电压波动，并通过先进的数字控制技术在变化的负 载条件下提供精确的电压调节；（3）固态变压器可以扩展和配置，以满足不同的电力需求，使 维护、更换、升级以及针对特定应用的适应变得更加容易。（4）固态变压器能快速响应电压骤 降或骤升等电网条件的变化，增强系统稳定性，减少设备损坏。

使用 SST 有望实现良好的成本效益。虽然固态变压器的初始资本支出可能高于传统配电变压器， 但在长期运行中 SST 有望实现较好的成本效益。固态变压器的高效性能降低了能源损耗，从而减 少了资产所有者和公用事业的电费，此外，固态变压器的模块化设计也能在维护和占地方面节省 成本。根据台达官网，在电动车充电解决方案中，与采用传统变压器与电源转换器相比，采用 1.2MW SST 后重量和安装空间下降 30%，效率提升 2%。

2.2 SST 适应数据中心功耗需求，有望成为未来主流变压方 案

英伟达有望将 SST 方案作为远期供电架构主流技术方案。根据英伟达 800V VDC 白皮书，为满足 AI 工厂不断增长的电力需求，英伟达正在探索中压整流器应用（将中压交流电转换为 800 VDC）， 并致力于将 SST 固态变压器技术作为面向未来的设施配电解决方案。如下图第四类架构所示所示， 采用中压整流器和固态变压器的目标是实现从中压（例如 35 kV AC）到 800 VDC 的直接转换， 从而消除传统低压（480 VAC）层级，简化设施电力架构。

SST 方案大幅提升空间利用率和供电效率，有望在长期成为数据中心直流供电变压方案的最佳选 择。在数据中心供电架构中采用 SST 替代传统工频变压器，能减小体积和重量，大幅提高效率。 根据为光能源公众号，与传统供电链路相比，SST 的传输电压高、链路短、设备节点少，全链路 效率可提升 3%以上，且 10MW 占地面积大幅下降。整体来看，数据中心供电使用 SST 方案能大 幅提升空间利用率和供电效率，长期看有望成为数据中心直流供电系统的最佳选择。

2.3 SST 方案逐步成熟，头部厂商持续布局

伊顿电源推动将固态变压器技术应用于数据中心场景。2025 年 7 月，伊顿正式宣布收购 Resilient Power Systems Inc，以获得固态变压器核心技术。此前，伊顿电源已经与中国数据中心企业世纪 互联联手，将固态变压器技术注入数据中心实际场景，双方联合发布的“伊顿中压能源路由器”， 已在世纪互联北京某超算中心稳定运行。该方案可跳过变压器、UPS、整流器等多级环节，实现10kV 中压交流直转 400-800V DC 直流输出，其全链路效率超 98%，损耗比传统交流架构降低 50%。

台达推动 SST 技术创新，核心技术斩获业界重磅奖项。全球电源龙头台达固态变压器持续推动 SST 技术创新，相关累计专利超过 50 项，固态变压器产品在 2025 中国工博会上荣获 CIIF 年度 工业大奖。根据台达公众号，采用台达 SST 方案可在多个方面为客户创造经济与环境效益。技术 能力上，台达 SST 电源效率达 98.3%，电源功率密度达 476kW/m2，重量和体积仅为传统变压器 的 1/5~1/10；经济效益上，可分别为数据中心行业、制造业、充电行业带来 20 亿+、40 亿+、10 亿+的电费节省；环境效益上，相当于减少约 2.9 亿千克温室气体排放。

3．HVDC 及 SST 方案对功率半导体性能要求提升， SiC/GaN 有望打开成长空间

3.1 HVDC 及 SST 方案对功率半导体要求提升，SiC/GaN 有望持续渗透

宽禁带半导体氮化镓、碳化硅材料在耐压性等方面性能优势突出。目前，在主要半导体材料中， 以硅为代表的半导体材料应用最为广泛。但是，硅材料所能抵抗的频率和电压都较低，在高温、 高压及大电流等场景下存在性能瓶颈，砷化镓半导体材料主要用于光器件和射频器件等。与前两 种半导体材料相比，氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等宽禁带半导体材料具备高频、耐高压、 耐高温等优越性能，在新能源车、光伏、数据中心、轨道交通等领域有着很大应用潜力。

相比传统硅基器件，宽禁带半导体器件能提高电源功率密度，减小变压器体积。根据纳微半导体， 传统硅基 MOSFET 方案中，数据中心 PSU 电源的 LLC 谐振变换器开关频率通常低于 150kHz。 而采用氮化镓器件后，其开关频率可提升至 300kHz。测试数据显示，相比硅基 150kHz 的 LLC 方 案，更高频的氮化镓设计能够使主变压器体积缩小约 14%，电容器用量减少约 40%。

使用 GaN/SiC 解决方案可实现 IT 机架内部供电效率提升，头部厂商持续推出相关产品。随着数 据中心高压、高效需求不断提升，数据中心供电系统的各个环节对功率器件的性能要求大幅提升。 根据英飞凌公告，在使用英飞凌基于 GaN/SiC 的服务器电源解决方案后，AC/DC 转换、DC/DC 转换等环节均呈现显著的效率提升。英飞凌基于 GaN/SiC 技术，持续推出更高功率的电源供应单 元解决方案，预计在 2025-2026 年推出功率达 12kW 的电源供应单元解决方案。基于在提升供电 系统性能方面的优势，未来 GaN/SiC 有望在 IT 机架内部加速渗透。

英伟达宣布与多家 SiC/GaN 厂商合作以推进供电系统革新。根据行家说三代半，此次英伟达推动 AI 数据中心供电架构向 800V HVDC 演进，对 SiC/GaN 的应用需求显著提升。其中，固态变压器 将需要采用大量的碳化硅器件，规格包括 6500V、3300V、2300V、1200V 和 650V，而 DC-DC 电源将采用 650V 和 1200V 的氮化镓器件。基于 SiC/GaN 在供电系统革新中的重要性，英伟达已 经宣布与纳微半导体、英诺赛科、英飞凌等多家 SiC/GaN 厂商合作。

3.2 AI DC 需求有望助力 SiC/GaN 进一步打开市场空间

部分投资者认为宽禁带半导体行业未来发展空间可能受限。由于碳化硅车型在新能源车领域的渗 透率逐步迈向较高水平等原因，部分投资者认为宽禁带半导体未来需求空间可能受限。根据 Yole 和灼识咨询数据，2024 年碳化硅在全球功率半导体中的渗透率为 4.9%，提升幅度较此前几年放 缓。根据弗若斯特沙利文数据，2023 年氮化镓在功率半导体中的渗透率为 0.5%，整体仍处于较 低水平，近几年提升幅度较小。

我们的观点：未来 AI 算力设施对 SiC/GaN 器件需求有望持续提升，打开产业成长空间。我们认 为，SiC/GaN 在 AI 算力设施供电系统中的应用潜力尚未完全挖掘。目前，已有第三方市场机构认 为，2025 年后随着下游需求成长及上游产能释放，SiC/GaN 功率器件的渗透率将呈现持续上涨态 势。从下游应用来看，已有预测认为 SiC/GaN 功率器件未来在算力设施中的需求规模相对较小。 我们认为，若未来 AI 算力设施对 SiC/GaN 器件需求持续提升，有望助力 SiC/GaN 加速渗透。

到 2030 年应用于 800V HVDC 数据中心供电系统的 SiC/GaN 市场规模可达 27 亿美元。碳化硅、 氮化镓器件在 800V HVDC 数据中心架构升级的浪潮中发展空间广阔。根据行家说三代半公众号 及纳微半导体数据，到 2030 年应用于 800V HVDC 数据中心供电系统的 SiC/GaN 市场规模合计 可达 27 亿美元。除了低压侧 DC-DC 电源对 SiC/GaN 具有较强确定性需求外，固态变压器以及高 压直流 DC-DC 电源的需求规模同样较高。

4．SiC/GaN 打开成长空间，相关标的有望深度受益

4.1 英诺赛科：全球 GaN 行业龙头，进入英伟达 HVDC 合 作商名录

英诺赛科产品涵盖氮化镓晶圆、分立器件及模组，营收持续成长。英诺赛科是全球氮化镓行业龙 头。2024 年，公司实现营收 8.3 亿元，同比增长 39.8%。从产品结构来看，英诺赛科产品涵盖氮 化镓晶圆、分立器件及模组等产业链各环节。根据公司公告，公司是目前业内唯一的全栈氮化镓 供应商及领先的氮化镓 IDM 企业，也是唯一实现 1200V 至 15V 氮化镓量产的公司，可提供从 800V 到 1V 的全链路解决方案。

英诺赛科氮化镓市场份额全球第一，产能持续扩张。英诺赛科在全球氮化镓功率器件市场份额在 2023年达31%，稳居全球第一。近年来英诺赛科产能持续释放，较高的产能是公司市场竞争地位 的重要保障。目前公司正加速其 8 英寸氮化镓晶圆产能的扩张。公司计划将当前每月 13000 片的 产能提升至 2025 年底的 20000 片，长远目标是未来五年内将月产能进一步扩大至 70000 片。 近期英诺赛科募资 14 亿元拟进一步扩充 GaN 产能。2025 年 10 月 10 日，英诺赛科发布公告称 将按每股 75.58 港元的价格配售 2070 万股新 H 股，预计募集资金约 15.6 亿港元（约合人民币 14.3 亿），净发行价约为每股 74.90 港元。与此同时，英诺赛科还披露了关于此次配售所得款项 的用途：约4.42亿元用于产能扩充及产品持续迭代升级；约3.44亿元用于偿还有息负债；约6.33 亿元用作营运资金及一般公司用途。

公司在服务器领域持续深化氮化镓产品布局。公司持续布局服务器、新能源车、工业电源等大功 率应用。2025 年 7 月，公司推出可应用于服务器电源的 700V SolidGaN 平台新品，可实现氮化镓在更高功率电源应用中的极致高效与稳定。英诺赛科同时持续与服务器电源厂商的合作。根据 公司公布，长城电源已在其面向AI数据中心的钛金级电源中采用英诺赛科氮化镓技术，实现了96% 以上的超高电源转换效率，超越全球最高 80PLUS 钛金级能效标准。

英诺赛科氮化镓电源解决方案获英伟达认可。8 月 1 日英伟达官网更新 800V 直流电源架构合作商 名录，英诺赛科上榜，为英伟达 Kyber 机架系统提供氮化镓电源解决方案。

4.2 天岳先进：碳化硅衬底行业领军者，份额稳居全球前二

天岳先进营收保持成长态势，24 年归母净利润显著向好。天岳先进是碳化硅衬底行业领军者。 2024 年，公司实现营收 17.7 亿元，同比增长 41%，营收保持成长态势。2024 年归母净利润为 1.8 亿元，同比扭亏为盈。

公司为碳化硅衬底行业领军者，份额稳居全球前二。根据日本富士经济报告测算，在 2024 年全 球碳化硅衬底材料市场的竞争格局中，天岳先进凭借 22.8%的市场份额，稳居全球第二大碳化硅 衬底制造商之位，份额较 2023 年的 12%大幅提升。目前公司已经成功研制 12 英寸半绝缘型、导 电型、P 型衬底，2025 年 Semicon China 上，天岳先进展出全系列 12 英寸碳化硅衬底产品，包 括 12 英寸高纯半绝缘型碳化硅衬底、12 英寸导电 P 型及 12 英寸导电 N 型碳化硅衬底等。

4.3 华润微：SiC/GaN 产品力持续提升，收入快速成长

华润微营业收入整体稳步提升。华润微是华润集团旗下负责微电子业务投资、发展和经营管理的 高科技企业，拥有芯片设计、掩模制造、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化运营能力。近年 来公司营业收入整体稳步提升，2024 年公司实现营业收入 101.2 亿元，同比增长 2%。

公司 SiC/GaN 产品力持续提升，收入快速成长。2024 年，公司碳化硅和氮化镓功率器件销售收 入同比保持快速增长。在碳化硅方面，公司 SiC MOSG2 和 SiC JBSG3 均已完成产品系列化，全 面覆盖 650V、1200V、1700V 电压平台。2025 年 4 月，基于成熟量产的第二代车规 SiC MOS 平 台，公司推出了 1200V 450A/600A 的半桥 DCM 和全桥 HPD 共四款主驱模块。该系列模块兼具 SiC 器件的低导通损耗、耐高温特性以及 DCM、HPD 模块的高功率密度、高系统效率等优异性 能，在汽车主驱系统应用中展现出了强大的竞争力。 在氮化镓方面，公司持续拓展行业头部客户，产品平台加快推动迭代。目前，公司 G3 产品全面 进入量产，Rsp 明显优于行业水平；G4 平台大功率工控类产品陆续进入量产阶段；G5 平台进入 开发阶段，做好新一代技术储备。2025 年 5 月，公司旗下润新微电子举办了氮化镓亿颗芯片庆典 暨外延生产基地通线仪式。基地升级投产后，润新微将能够为市场提供更加优质、高效的 GaN 芯 片产品，满足国内日益增长的市场需求。

4.4 比亚迪电子：为英伟达 800V HVDC 架构提供电源系统 组件

比亚迪电子营收持续提升。比亚迪电子 2024 年收入达到 1773.1 亿元，同比增长 36.4%；母公司 拥有者应占溢利为 42.7 亿元，同比增长 5.6%。公司近年来毛利率整体保持稳定，2024 年毛利率 为 6.9%。

公司旗下全资子公司 Lead Wealth 可供应多种服务器组件及零部件。Lead Wealth（领裕）是领 先的高科技创新产品提供商，依托在电子信息、AI、5G 和物联网、热管理、新材料、精密模具和 数字化制造技术等方面的核心优势，为全球客户提供一站式产品解决方案。Lead Wealth 可供应 多种服务器组件及零部件，其中在服务器电源产品方面，公司产品包括母线排 Busbar、 Powershelf、UPS 以及 HVDC 整体解决方案等；在液冷方面，公司产品包括 UQD 快接头、歧管 Manifold、MQD 等。

Lead Wealth 技术能力获英伟达认可，跻身 800V 直流电源架构合作商名录。NVIDIA MGX 是英 伟达发布的服务器规范，为系统制造商提供了一个模块化参考架构，以快速高效地制造服务器机 型。根据艾邦智造资讯，NVIDIA MGX 多项硬件的供应商包括 Lead Wealth，覆盖 UQD 快接头、 歧管 Manifold、母线排 Busbar、Powershelf、Liquid Cooling Plate 冷板等产品类型。在 800V HVDC 供电系统上，Lead Wealth 技术能力也获英伟达认可，跻身 800V 直流电源架构合作商名 录，为英伟达 800V HVDC 供电系统提供电源系统组件。

编辑：火腿肠