大模型掀起新一輪熱潮 芯片技術能否解決耗電困局？

近日，OpenAI舉行了“12天12場直播”活動的首秀，如預期一樣帶來了推理大模型o1的“滿血”版本（即完整版本）和進階模式，以及每月收費高達200美元（約合人民幣1453元）的ChatGPT Pro訂閱服務。

大模型新一輪熱潮正在襲來。不過，大模型所需要的高性能計算、高帶寬存儲，也給行業(yè)帶來了耗電難題。

全球氮化鎵領域領先的廠商EPC（宜普公司）聯合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Alex Lidow對《每日經濟新聞》記者表示：“隨著對云計算、人工智能、機器學習和游戲等高密度計算應用的需求急劇增加，數據中心的能耗可能很快會占到世界電力生產的8%?！?/p>

大模型帶來用電量激增

Alex Lidow表示：“據彭博智庫，生成式人工智能市場將以42%的年增長率成長，在10年內，將從2022年時400億美元的規(guī)模擴大至1.3萬億美元……數據中心對電力與算力的需求將急劇上升，隨之而來的用電量激增不僅將對運營效率造成壓力，更將成為數據中心達成凈零排放目標的重大阻礙?！?/p>

另據西部證券研究報告，AI行業(yè)高速發(fā)展，電力需求大幅提升。算力核心設備逐漸由傳統的CPU（中央處理器）向GPU（圖形處理器）轉移，在提升計算效率、實現復雜的數據處理和深度學習模型的同時也帶來了高能耗。根據國際能源署（IEA）的數據，2023年英偉達芯片的電力消耗已達7.3TWh，預估至2026年，這一數字將升至2023年的10倍。與此同時，AI服務器電源需求大幅提升。

不僅僅是電力，AI服務器對功率密度的需求也在提升。Alex Lidow表示：“隨著AI服務器功率持續(xù)提升，對電源轉換的需求將倍速增長，以英偉達GPU產品為例，一年前其功率是300W，在今年達到800W，下一年預計將達到1700W?！?/p>

AI服務器對電源需求的提升，會使得哪些行業(yè)受益呢？

近期，天風國際證券分析師郭明錤就表示，受益英偉達GB200訂單情況超乎預期，美國電阻公司威世（Vishay）目前2025年的MOSFET（金屬氧化物場效晶體管）產能已滿載，預計將貢獻營收約20%至30%，毛利率高于平均水準。

對于AI服務器電源業(yè)務在當下的增速，一位國內電源管理頭部廠商工作人員對《每日經濟新聞》記者表示：“我沒有（具體）數據，但是日常和銷售端交流（得知），應該還是比較樂觀的。我們主要提供一些服務器通信接口、隔離之類的產品。”

在A股上市公司中，從事AI服務器電源業(yè)務的主要有麥格米特（SZ002851，股價43.04元，市值234.7億元）、歐陸通（SZ300870，股價82.12元，市值83.11億元）和奧?？萍迹⊿Z002993，股價35.51元，市值98.02億元）。

不過，根據麥格米特11月1日投資者關系活動記錄表，公司所開發(fā)的服務器系統電源項目因目前尚處于研發(fā)階段，尚未獲得相關客戶的正式訂單，公司后續(xù)尚需與下游系統集成商進行系統匹配測試、取得系統集成商供應資格。

歐陸通則在11月4日至11月15日投資者關系活動記錄表中表示：“在產品類型上，數據中心電源主要包括網安、通信及其他數據中心電源、通用型服務器電源、高功率服務器電源，涵蓋了800W以下、800W至2000W、2000W以上等全功率段產品系列。在高功率服務器電源產品及解決方案上，公司已推出了包括3200W鈦金M-CRPS服務器電源、1300W 至 3600W 鈦金CRPS服務器電源、3300W至5500W鈦金和超鈦金GPU服務器電源、浸沒式液冷服務器電源及機架式電源（Power Shelf）解決方案等核心產品?！?/p>

第三代半導體是“解法”？

據中金公司研報，AI服務器電源主要分為AC/DC（交流/直流）和DC/DC（直流/直流）兩部分。從電網傳輸到芯片的過程中，電壓要從1萬~3萬伏特降低至0.5~1伏特，在這個過程中數據中心電源架構主要分為保障電路UPS（不間斷電源）、機架電源AC/DC、芯片電源DC/DC三個層級。AC/DC的輸入是PDU（電源分配單元）輸入的交流電，經過降壓、整流兩個過程輸出直流電；DC/DC則進一步將電壓調降至芯片可用電壓。其中AC/DC電源難點在于有限體積內提升功率密度，而DC/DC則在于如何盡量壓降板路損耗。

第三代半導體氮化鎵，既可以滿足高功率密度，也可以提高電源轉換效率。Alex Lidow稱：“相較于第一代半導體材料硅和以砷化鎵為代表的第二代半導體材料，氮化鎵在光和電的轉化方面性能突出。且相比硅基產品主要在存量應用類市場發(fā)展，氮化鎵正在占據更多增量市場，其中包括AI服務器和激光雷達等。”

TrendForce集邦咨詢分析師龔瑞驕對《每日經濟新聞》記者表示：“模型的發(fā)展對算力有極大需求，AI服務器的需求在快速上升，同時服務器電源的效率和功率密度也在持續(xù)增加，因此功率器件用量將顯著提升?！?/p>

對于第三代半導體在AI服務器領域的應用趨勢，龔瑞驕表示：“相較于傳統MOSFET，第三代半導體的優(yōu)勢在于高功率、高電壓和散熱佳，目前主要被歐美日IDM（集成設備制造商）從業(yè)者掌握。第三代半導體用于AI服務器可提高其運行效能和功率密度，從而降低總體運營成本，未來將會成為AI服務器升級的‘剛需’。”

Alex Lidow也表示：“AI服務器需要進行高效的電流轉換，而氮化鎵器件因其高效率、低損耗和快速開關特性，可以實現將電源直接從48伏特轉換至數字芯片所需的1伏特，無需多次轉換，從而大幅降低能耗，讓數據中心更加節(jié)能?！?/p>