功率半导体:AI算力时代的电力心脏

2026-08-22 17:11:4514
一、什么是功率半导体?

功率半导体(Power Semiconductor)是电子系统中负责电能转换、控制和保护的器件。简单理解,如果说CPU、GPU是负责“算”的,那么功率半导体就是负责“电怎么来、怎么分配、怎么稳定输出”的。

功率半导体不像逻辑芯片那样追求制程先进性,而是更关注耐压能力、导通损耗、开关速度、可靠性等指标。因此,它的制造工艺长期依赖8英寸晶圆平台,对成熟制程产线的依赖度很高。

二、功率半导体的主要品类


本轮涨价潮中,受益较明显的是中低压MOSFET、IGBT以及AI服务器相关的DrMOS、电源管理芯片等。

三、产业链分层上游:材料与设备硅片、碳化硅衬底、外延片光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积设备封装材料(引线框架、基板、散热材料等)

代表公司:天岳先进(SiC衬底)等。

中游:设计、制造、封测

功率半导体有两种主要商业模式:

Fabless(无晶圆厂):只负责芯片设计,如部分MOSFET设计公司。IDM(垂直整合):设计、制造、封测一体化,如斯达半导士兰微华润微等。

在产能紧张阶段,IDM模式因掌握产线,交期和成本控制能力通常更有优势。

下游:应用终端AI数据中心(服务器电源、HVDC、BBU)新能源汽车(电驱、电控、OBC、DC-DC)光伏、储能、风电工业控制、消费电子四、本轮涨价潮的三重驱动1. AI算力功耗跃升

AI服务器机柜功耗快速提高。以英伟达GB200为例,单机柜功率半导体价值量约1.2万至1.5万美元;下一代Rubin Ultra机柜有望超过10万美元。

功率半导体的价值量提升,来自三个维度:

单机功率大幅提升;供电架构从低压交流向高压直流(HVDC)演进;SiC、GaN等新材料器件渗透率提升。2. 8英寸产能供给受限

PMIC和Power Discrete对8英寸平台依赖度高。但台积电、三星等晶圆大厂持续将8英寸产能向12英寸或其他高毛利产品转移,部分产线关停或折旧后不再扩产。

同时,前几年功率器件价格下行周期中,多数厂商缩减资本开支,新增产能有限。现在需求回暖,8英寸产线利用率持续攀升,供需缺口显现。

3. 国产替代承接转单

海外功率大厂将产能优先投向AI客户,导致国内新能源车、风光储等领域客户供给缺口增加。国产设计厂和IDM厂承接了部分转单,份额进一步提升。

五、AI数据中心供电架构的演进

传统数据中心多采用交流UPS供电架构。随着单机柜功耗提升,这种架构面临电流过大、传输损耗高、散热压力大的问题。

HVDC(高压直流)供电架构逐渐成为重要方向。其中:

±400V HVDC:作为过渡方案,已在部分数据中心应用。800V HVDC:被认为是AI数据中心长期主流方向,英伟达相关方案计划2027年第一季度投产,台达电有望从第二季度逐步放量。

需要区分的是:800V HVDC负责从数据中心外部向机架输送高压电;机架内部的50V配电负责芯片级供电。两者是不同层级,不存在互相替代关系。

六、核心公司梳理(按业务类型)综合型IDM/设计厂扬杰科技:二极管、MOSFET、IGBT全品类布局,IDM优势明显。士兰微:国内较早的IDM企业,产品线覆盖消费、工业、汽车。华润微:央企背景,具备晶圆制造和封测全产业链。芯联集成:聚焦功率、传感、模拟芯片,车规产品进展较快。新洁能:MOSFET、IGBT设计公司,覆盖消费、工业、汽车。捷捷微电:晶闸管、防护器件起家,向MOSFET和模块拓展。斯达半导:IGBT模块代表企业,同时布局碳化硅业务。碳化硅材料天岳先进:碳化硅衬底供应商,受益于SiC在高压场景渗透率提升。AI电源/DrMOS芯朋微杰华特:布局服务器电源管理芯片及DrMOS领域。七、本轮行情的观察要点

涨价持续性:目前订单交付周期普遍在2-3个季度,Q3后是否启动第三轮涨价值得跟踪。

800V HVDC量产进度:英伟达、台达电等供应链进展是关键变量。

国产厂商规格升级:从中低压消费级,向服务器级、车规级产品进阶的进度。

扩产节奏:若价格持续上涨,厂商扩产意愿回升,可能影响中长期供需关系。

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