上周五,阿里财报的公布在科技股领域激起千层浪,瞬间成为市场焦点。“季报资本开支环比大增80%,未来三年在云和AI基础设施投入将超越过去十年总和”这一消息,犹如一颗重磅炸弹,成功吸引外资目光,纷纷加大对相关股票的看涨力度。
在此期间,恒生科技指数表现亮眼,本月涨幅达24.04%,年内更是凭借31.14%的绝对收益在全球资本市场中脱颖而出。值得一提的是,此前人们曾一度误解DeepSeek会削减算力需求,然而实际情况却是,各行各业乃至政府机构都在积极接入DeepSeek。随着AI应用的不断涌现,推理端的算力需求呈现出爆发式增长,DeepSeek已然成为新的算力支柱。但目前的先进算力基础设施,显然难以满足这一快速增长的需求。
算力电力供应紧张近年来,人工智能的迅猛发展使得电力需求急剧攀升,科技巨头在大量消耗算力的同时,也加大了对数据中心升级建设的资本投入。这一举措不仅带动了活跃在AI算力基建领域的能源公司,也让设备提供商迎来了发展机遇。其中,专为数据中心打造电源、散热基础设施,相关业务占比75%的Vertiv收获了大量订单。2024年四季度,该公司每股收益同比大幅增长77%,调整后的利润率同比上升3.8%;未交付订单量同比增加30%,美国地区订单量更是提高50%以上。其股价从两年前的低点11.93美元/股,最高涨至155.84美元/股,累计涨幅超7倍,目前市值约411亿美元。
一方面,随着未来新增AIDC的投入使用,数据中心用电规模持续扩大。据SemiAnalysis预测,AIDC的建设运营将推动全球数据中心用电从2023年的430TWh(占全球用电量的1.4%)增长到2030年的1510TWh(占全球用电量的4.5%)。另一方面,AI芯片性能不断迭代,计算需求的增加导致功耗上升,数据中心逐渐成为“耗电大户”。去年英伟达推出的GB200,单芯片功耗接近H100的4倍,新一代GB200NVL72液冷机柜功率密度达到120kW,与传统每台8卡AI服务器相比,增长近3倍,而这还仅是AI产业发展的早期阶段。
机柜物理空间有限,随着GPU部署数量的增加,未来机柜功率密度将快速提升。Vertiv预估,当英伟达芯片架构再迭代两到三代,AIGPU峰值机架密度功耗最高或超1000kW,进入MW时代。因此,这样的功耗需求急需能够承接更高功率密度、具备更高转换效率的电源设备,这一市场需求推动了去年部分A股公司股价的大幅上涨。
去年10月17日,麦格米特宣布与英伟达达成合作,参与其Blackwell GB200系统的创新设计与建设。在去年10月15 -17日召开的OCP全球峰会上,麦格米特推出适用于NVDIAMGX平台的最新电源系统,模块化解决方案在1U服务器电源架中提供总计33kW功率,效率高达97.5%。凭借这一合作,麦格米特股价持续攀升,18日至23日连续四天涨停,自9月24日以来市值翻逾一倍。
另一家上市公司欧陆通,其服务器电源产品可支持英伟达系列GPU服务器,并与多家国内服务器系统厂商建立合作关系。公司推出的符合OCPORv3规范的机架式电源解决方案,配置6组5.5kW服务器电源,转换效率高达97.5%,并可拓展至多种高功率方案。去年公司预告全年业绩归母净利润同比增长27.22%- 47.65%,数据中心电源业务收入上半年高增77%,接近5亿元,高功率服务器电源占比42%,同比高增464.1%,市值也随之大幅提升。
今年,AI行业发生两件大事。一是美国总统特朗普携甲骨文、软银、OpenAI推出可能耗资高达5000亿美元的“星际之门”项目,用于AI基础设施建设;二是国内DeepSeek的技术进步使行业推理成本大幅下降,吸引众多公司竞相接入。硬件层面的“功耗膨胀”与DeepSeek等大模型平台爆发的AI推理需求相互叠加,将改变电力需求曲线,未来增长速度有望加快。
DeepSeek助力,开启AI千亿市场DeepSeek的发布与开源显著缩小了模型层面的差距,促使AI发展重心从训练向应用落地转移,应用侧的推理算力需求相应增加。而且推理更注重能效比,更适合大规模部署和长期运行。智算中心用电规模可达100- 200MW,是传统数据中心耗电量的十倍。
为满足未来大规模推理需求,AIDC的供配电系统亟待升级,追求高功率密度和高能效比。数据中心的电力传输如同人体血液循环系统,需多个环节协同运作,包括市电引入、电压调整、配电分配、备用电源切换和末端供电,每个阶段都有专用设备。
电力设备投资涵盖AC/DC服务器电源模块、柴油发电机、变压器、不间断电源(UPS)、配电柜及后备电池等。驱动一台AI服务器,需经过多次电压转换。高压电进入数据中心后,服务器电源供应器先将交流电转为直流电并降压到48伏特,接着主板上的DC/DC转换器再将电压转换成CPU用的12伏特和GPU用的0.8伏特低电压。因此,数据中心电源架构主要包括保障电路UPS、机架电源AC/DC、芯片电源DC/DC三个层级。
UPS的作用是在市电正常时稳压后为负载供电,市电中断时继续为负载供电,保护服务器软硬件不受电网波动影响。据智研咨询数据,2023年国内市占率前三的UPS厂商为科华数据、华为和Vertiv,施耐德电气、伊顿、艾默生等国际龙头也占据一定份额。目前UPS已形成标准化配置和维护流程,技术成熟,但存在能量转换损耗问题。
2014年,需求云化和降本需求推动HVDC(高压直流方案)在互联网运营商数据中心推广。HVDC通过升压降低损耗,只需AC/DC一次变换,可减少热量产生、节省部署面积和电缆投入,还能快速接入分布式新能源发电。近几年,国内互联网大厂主推HVDC- 巴拿马电源,集成度和效率不断提升。2019年,阿里巴巴联合台达、中恒电气推出巴拿马电源,集成多个环节。
由于能效比高、可扩展性强、适配新能源发电、交付周期快等优势,HVDC方案渗透率提升空间大。2021年,国内数据中心UPS方案渗透率达78%,HVDC仅为12%。与竞争激烈的UPS市场不同,HVDC厂商头部效应明显,根据DCMAP,2022年中恒电气、台达和Vertiv三家CR3高达90%。
在数据中心供配电系统中,机柜外注重效率提升,机柜内则追求功率密度提升。PSU作为服务器机柜中提供电源的组件,能提供稳定电压电流,保护计算机硬件。海外大厂更青睐分布式电池和直接供电设计的OCP供配电方案,该方案供电效率高于传统UPS+ PDU。作为第三代开放整机柜供电方案,对PSU的输出功率、电压和效率都有明确要求。
与普通服务器相比,AI服务器需要高性能处理器,如GPU、TPU和FPGA,功耗更高。例如,英伟达BlackwellB100和B200在高功率计算时需超1kW功率支持,是传统CPU的3倍,所需PSU功率从8卡服务器中的3.3kW提升到5.5kW。当前AI服务器PSU大多遵循ORv3- HPR标准的5.5kWPSU,英飞凌预测,随着机架功率增加到300kW以上,第二代PSU输出功率将达8kW至12kW,第三代将达22kW,输出电压将从50V提至400V,以提高功率密度、降低损耗。
在高功率AC/DC服务器电源领域,海外以OCP方案为主,HVDC应用较少。目前价值量较高的5.5kW电源主要供应商为台达、光宝、AdvancedEnergy等国际知名企业,竞争格局优于传统CRPS电源,国内企业麦格米特、欧陆通已有相关产品储备。综合机构预测,随着高功率机柜需求增加,预计5.5kW及以上高功率PSU占比将迅速上升,AIDC服务器电源市场空间合计将达415亿元,2028年规模有望超2000亿。
数据中心领域开关柜、变压器市场参与者众多,竞争格局相对分散。海外头部厂商包括伊顿、西门子、施耐德等,提供模块化设备和综合解决方案;国内厂商主要有明阳电气、金盘科技、伊戈尔等,其系列产品已广泛应用于下游数据中心。
未来趋势与投资机遇未来AIDC需求呈现高功率、高密度、高效率、高可靠性趋势,数据中心供配电架构将发生重大变革,同时大功耗下散热系统的重要性也日益凸显。本周,阿里巴巴财报揭示了AI未来资本开支超出预期,引发市场对中国科技股价值的新一轮重估。这表明数据中心供应链的投资潜力巨大,在原有美国AI基建需求基础上,发展空间更为广阔。当各大科技企业纷纷加大投入,业绩兑现的确定性增强。