报告派研读：2024~2030年通信行业深度报告

2026-3-10 11:15| 发布者: 派大星20 0

摘要: 人工智能的迅猛发展正在深刻改变全球数据中心的能源格局，而电力供应已成为制约AI算力扩张的核心瓶颈。根据天风证券发布的《通信行业AI电源专题：AI能耗高速增长引发电源架构重要变革》报告，未来几年，随着AI训练和 ...

人工智能的迅猛发展正在深刻改变全球数据中心的能源格局，而电力供应已成为制约AI算力扩张的核心瓶颈。

根据天风证券发布的《通信行业AI电源专题：AI能耗高速增长引发电源架构重要变革》报告，未来几年，随着AI训练和推理需求激增，数据中心的功耗将呈现指数级增长，传统供电系统已难以满足高密度、高效率的算力需求，一场由AI驱动的电源架构革命正在加速到来。

报告指出，当前AI数据中心的能源消耗速度约为电网新增供电能力的四倍，电力短缺已成为中美两国科技巨头共同面临的现实挑战。

以OpenAI的GPT-4为例，其14周的训练过程就消耗了42.4吉瓦时电量，日均耗电相当于近3万户欧美家庭。

2024年，全球数据中心总耗电量已达415太瓦时，占全球用电量的1.5%，与英国全年用电量相当。

其中，美国占比45%，中国为25%。

预计到2030年，这一数字将攀升至945太瓦时，接近日本全国用电规模。

国际能源署预测，中国数据中心用电负荷届时将达1.05亿千瓦，占全社会用电量的4.8%。

在这样的背景下，传统基于交流电（AC）的UPS供电系统暴露出明显短板。

其“交-直-交”的双重转换模式存在环节多、损耗大、效率低等问题，通常系统效率不足90%，且设备占地大、建设周期长。

面对英伟达H100 GPU 700W、B300 1400W乃至VR300高达3600W的TDP功耗，现有48V低压直流架构已逼近物理极限，无法支撑百千瓦乃至兆瓦级机柜的部署需求。

为此，高压直流（HVDC）供电技术成为破局关键。

相比传统UPS，HVDC采用“交-直”单次转换，省去了逆变环节，显著提升了效率和可靠性。

目前主流方案包括DC240V/336V，但随着算力密度提升，DC800V或±400V成为未来智算中心的必然选择。

800V HVDC的优势体现在四个方面：一是能效更高，通过减少转换环节和线路损耗，整体系统效率可大幅提升；二是材料更省，相同功率下电流减半，铜缆用量和连接器尺寸大幅缩减，有效降低成本；三是结构更简洁，减少了变压器和相位平衡装置，提高了系统可靠性；四是空间利用率更高，简化了配电层级，释放出更多空间用于部署计算设备。

国际科技巨头已在积极推进800V转型。

谷歌、微软、Meta聚焦于分离式侧柜（Sidecar）架构下的±400V HVDC方案，并联合推动OCP Diablo 400标准化。

英伟达则提出了更为前瞻的全栈800V DC生态系统，计划在2027年实现量产。

其NVIDIA Kyber机架架构将采用800V直流直接输入，通过单级高效LLC转换器降至12V，不仅效率更高，还节省了26%的主板面积。

国内方面，阿里推出“巴拿马电源”，腾讯、百度也相继发布支持800V的供电系统，标志着中国头部企业正加快跟进国际步伐。

在供电架构演进的同时，芯片级的供电方式也在发生根本性变革——垂直供电（VPD）正取代传统的横向供电（LPD）。

随着GPU电流需求突破5000A甚至向10000A迈进，传统环绕式多相VRM因路径长、阻抗高、瞬态响应慢而难以为继。

VPD通过将电压调节模块（VRM）置于PCB背面、处理器正下方，实现电力从下至上垂直输送，极大缩短了供电路径。

这不仅降低了I²R损耗和PDN阻抗，提升了瞬态响应能力，还能释放主板正面空间，为HBM等高速内存和光模块布局创造条件，从而更好地释放AI芯片性能。

然而，VPD也面临严峻挑战，主要集中在散热、高度限制和热隔离上。

供电模块与处理器在XY平面重叠，形成双重热源，且Z轴空间被压缩至2mm以内，对热管理提出极高要求。

行业正通过先进封装、超薄磁性材料和创新散热设计来攻克这些难题。

在产业链层面，相关企业已积极布局。

科华数据具备800V HVDC和SST固态变压器技术储备；中恒电气是HVDC国家标准制定者之一，并推出预制化电力模组；宏微科技布局SiC和GaN功率器件，适配800V系统；中富电路则在高压PCB设计和3D SiP封装领域进行研发。

SST（固态变压器）作为下一代供电核心，采用碳化硅、氮化镓等半导体器件替代传统铜线变压器，实现了更高集成度、更高效率和更小体积，代表了数据中心能源系统的“芯片化”趋势。

总体来看，AI算力的爆发式增长正在倒逼整个数据中心基础设施的重构。

从电网输入到芯片核心，电力传输路径正在经历从交流到直流、从低压到高压、从水平到垂直的系统性变革。

这场由能耗驱动的技术跃迁，不仅关乎能效与成本，更将决定未来十年全球AI竞争的基础设施格局。

谁能在电源架构革新中占据先机，谁就有望在AI时代的算力竞赛中赢得主动。

本文由【报告派】研读，输出观点仅作为行业分析！
原文标题：2026-03-10-天风证券-天风证券-通信行业AI电源专题：AI能耗高速增长引发电源架构重要变革
发布时间：2026年
出品方：天风证券
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