半导体行业深度报告：功率密度跃升驱动800V DC架构升级，宽禁带功率器件打开成长空间

核心观点

• 功率密度升级驱动架构重构：随着AI机柜功率迈入百千瓦级并向兆瓦级演进，传统低压、大电流供电方式面临瓶颈，推动数据中心供电架构向800V DC架构升级。
• 宽禁带功率器件打开成长空间：800V DC架构将传统机柜内PSU承担的AC/DC与DC/DC功能解耦，SiC器件更适合Power Rack侧的大功率AC/DC，GaN器件更适合IT Rack侧DC/DC，由此打开宽禁带功率器件的成长空间。

800V DC架构的四阶段演进

• 第一阶段（Sidecar）：将AC/DC转换环节从计算机柜中剥离，转移到旁边的sidecar侧边柜中，SemiAnalysis预计于2026-2027年逐步落地。
  • 核心增量：Sidecar内的高功率AC/DC前端（PFC）、IT Rack内新增的800V至48/50/54V的高压DC/DC降压模块、BBU的高压化升级。
  • 功率器件：PFC集中至Sidecar，SiC方案成为主流；800V转50V LLC原边SiC与GaN并行，副边以硅基MOSFET或GaN为主；高压BBU带动GaN、SiC器件应用。
• 第二阶段：800V DC下沉至计算节点，板载高频DC/DC加速GaN渗透，SemiAnalysis预计于2027—2028年前后逐步导入。
  • 核心变化：800V直流直接进入Compute Tray，由板载隔离DC/DC模块就地转换为约48/50V。
  • 功率器件：高压DC/DC下沉至计算刀片，推动高频GaN器件的渗透率和单机柜用量提升。
• 第三阶段：整流环节集中上移灰区，MW级整流与直流保护系统成为核心增量，SemiAnalysis预计于2028年末至2029年前后进入导入期。
  • 核心变化：整流环节由白区内分散部署的上移至灰区或室外电力区域，白区内Power Rack重构为Battery Rack。
  • 功率器件：MW级中央整流系统、直流配电催生的断路保护系统、板级DC/DC降压系统继续渗透。
• 第四阶段：SST直连中压电网，SiC与GaN级联路线并行演进，视为800V直流供电架构的远期目标形态。
  • 核心变化：固态变压器（SST）直接将13.8—34.5kV中压交流转换为800V或更高电压的直流母线。
  • 功率器件：SST本体，形成“SiC级联”和“低压GaN级联”两条路线。

研究结论

• 800V DC架构将推动宽禁带功率器件在数据中心各环节的应用，特别是SiC和GaN器件将迎来发展机遇。
• 不同阶段对功率器件的需求有所不同，需关注各阶段的技术路线和器件渗透率变化。
• 相关标的包括天岳先进、天科合达、芯联集成、斯达半导、士兰微、华润微、扬杰科技、东微半导、英诺赛科、时代电气、新洁能、宏微科技、捷捷微电等。

风险提示

• 800V DC架构落地进度不及预期风险。
• 宽禁带器件渗透率及技术路线不及预期风险。
• 行业竞争加剧及产品价格下行风险。