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中国半导体行业 AI功率半导体：需求持续增长，供应日益智能化
汇丰前海证券研究部A股科技硬件行业研究主管何方认为，大功耗计算集群推动AI用电需求不断增长，有望成为行业的长期驱动力。
电力供应正成为支持 AI 缩放定律的关键因素
我们认为，算力和数据的增加以及大语言模型规模和参数的增长将持续提升AI智能水平，而未来几年AI基础设施投资和更具吸引力的AI应用的面世将推动AI硬件行业增长，因此数据中心和人工智能设备需要更高效的电力和能源供应。
我们认为，部分关键细分行业在提升AI设备和装置的功率密度、功率效率和充电速度方面发挥着关键作用，如氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）类电源供应单元、DrMOS、被动元件（如电感器和贴片电容器）以及电源管理集成电路芯片（如电荷泵）。
AI加速器能耗增大
大语言模型的快速发展推动了AI基础设施领域创新和投资的加速增长。市场涌现出更多功能强大和先进的计算、网络连接，内存和存储技术，以满足更复杂的工作负载需求。同时，由于单个AI加速器（GPU、ASIC 等）的能耗不断提升且功率需求曲线趋陡，AI数据中心的能耗持续提高。
数据中心电力消耗预测（按区域）
资料来源： 国际能源署预测、汇丰前海证券
不同情景下全球数据中心电力需求预测
资料来源： 国际能源署预测、汇丰前海证券
电源供应模块（PSU）有望受益于运算机架电力需求的增长
数据中心的输配电通常通过不同电力设备的多个传输步骤实现。PSU是一种机架级输电模块，可将交流电（AC）转换为直流电（DC），并降低机架内服务器、光模块和存储设备的电压。监管机构要求提高 AC-DC转换效率和功率密度（瓦/立方英寸），以满足对更大功耗运算机架的需求。功率密度和功率效率的提升需通过GaN和SiC 基晶体管取代PSU模块内的硅晶体管来实现。
板上电源有望带来单个GPU或CPU输出功率的增加
DrMOS 集成了金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）及其栅极驱动器，在向 GPU 核心提供电流方面起着至关重要的作用。当前 GPU 耗电量不断上升，GPU板采用多相电路向核心供应电流，其相位数量随着 GPU 热设计功耗（TDP）水平而增加。每个相位含有一个作为电源开关的DrMOS和若干其他被动元件。
电感器和电容器也发挥着重要作用。电感器以磁场的形式储存电能，并协助将输入电压降至GPU核心的工作电压。因此，用于GPU核心电源的电感器数量与GPU的热设计功耗相关。电容器通过吸收或释放过量电压来防止波动，可有助于确保以合适的电压水平将电流发送至GPU。
提高充电速度对AI手机用户的重要性上升
PMIC和充电IC在解决AI时代的电源焦虑问题方面均发挥重要作用。电荷泵等充电IC提供的充电功率更高。电荷泵主要功能是根据充电状态按比例调整设备的输入电压。由于其能量转换率较高，电荷泵能够在减少热量损失的同时实现最高可达 300W 的充电功率，因而成为快充的较好选择。
PMIC 有助于更严格地控制有限的功率。智能手机各种不同的功能模块（如 CPU、内存、传感器等）需要不同的工作电压，因此需要高效的 PMIC 将电池功率按特定要求转换并分配给每个组件。
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