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会议实录
800V DC 2.0 白皮书深度解读设备端的需求增量与变量
主持人 × 专家 · 电话会议纪要

主持人 · 开场
我们今天主要是针对我们之前所讨论的基础上的一些架构,包括演变的方向,进行一次再次的详解。主要聚焦于在整体演变过程中,从设备端出发的需求增量和变量这一主题。首先,我先抛砖引玉提几个小问题,然后请专家来帮我们解答一下。第一个问题,从2.08白皮书中提到的AIDC架构演进过程来看,整个链条和路径其实有一定缩短。在这个过程中,麻烦专家帮我们分析一下设备端有哪些增量和变量的环节,首先请专家分析一下。
01、架构演进:设备端的增量与变量
专家
好的,谢谢主持人。主持人好,各位投资人大家晚上好。主持人刚刚问的这个问题也是最近大家都比较关注的,就是英伟达的这个八百伏DC 2.0的白皮书发布。整体来看,如果简单总结的话,1.0的时候更多的是在说服全行业以及给大家一个方向,就是为什么电源架构我们要去做这个八百伏。而2.0白皮书则真正把很多细节以及实际去做8FDC的难点,包括全行业如何去解决,以及各电器设备厂家如何研究和突破,都进行了详细阐述。
关于这个增量和变量,我们一点点来看。首先,我们看到这个八百伏DC的白皮书的四代架构。整体这四代架构跟1.0时期相比,画成图来看的话没有太大的变化。传统这一代是415伏AC的UPS架构,而往下的Option A、B、C这三代,我觉得有一些更加细节的描述值得大家去关注,尤其会带来一些新的投资机会以及用量的边际变化。
首先Option A是rack级的八百伏DC供应方案,其核心是去做白区的电器改造。灰区所有设备与传统架构基本保持一致,包括配电变压器、备电油机、低压交流开关以及UPS不间断电源。在白区,我们通过电源边柜的设备,把480伏AC的交流电整流成824伏DC的直流电,这是最核心的功能。里面核心设备涉及Power Shelf、BBU以及一些直流输出的控制器件,还包括交流PDU等硬件设备。这里面我觉得最大的增量是八百伏DC的直流相关产品,因为过去的架构是纯交流,没有直流器件,包括直流保护的断路器以及实现800伏整流的Power Shelf产品,这些都是纯增量。
如果我们跟上一代对比,直流断路器产品是比较值得大家关注的。因为这一代白皮书2.0专门说了断路器的技术,会从MCCB(塑壳断路器)往SSCB(固态断路器)切换,这个切换会带来比较大的价值量变化。因为传统的480伏或415伏交流低压断路器,塑壳断路器技术非常成熟且比较便宜,大概人民币五六千元就能买到。而如果是MCCB到直流,其灭弧栅和灭弧强度都要更大,价值量就会上到1万元以上。而SSCB产品(固态断路器)则要到人民币2万元左右这个量级。以上价值量对比聚焦在125安培左右。如果是到1250安培的SSCB,价值量要去到5万元以上。这是从800伏DC断路器产品举例,从低压交流到更高电压等级的直流,内部强度要做得更高,同时要用新技术,会带来价值量的较大变化。
另外,PSU(AC/DC 800伏)产品也是增量空间比较大。过去GB200、GB300等基本上是在柜内做PSU产品,价值量卡在人民币1.5元左右。到了Option A这一代,不仅服务器机柜里的PSU还会继续存在,而且价值量比1.5元要多一点,可能在2.2元左右。而在Power Rack Side Car产品里面,Power Shelf也是一个纯增量,需要做整流,同时电压等级提升,单Power Shelf的价值量就已经去到2元以上,所以PSU的量级接近翻倍。
PSU和断路器这两块在Side Car这一代有比较大的增量空间。其他设备整体电器设备保持比较平稳的节奏。当然UPS我认为会有一些小的价值量提升,因为Side Car的功率基本上都是660千瓦,同时一个pod里面的整体容量可能会比较高,所以UPS在Side Car代际里面要继续用的话,会升到更高的容量。
我们再往下看Option B级别的集群级供电方案,8.4DC的供电方案。白皮书画得比较清楚,是以一个两兆瓦左右的直接低压整流器,提供八百伏DC。这一代跟A相比,最大的变化是800伏DC的母线槽产品的诞生。因为对于Side Car,它是用125安培的直流线缆做边柜和机柜的连接。如果是两兆瓦及以上的方案,母线槽就必不可少。母线槽增加的话,母线槽上的分接开关箱以及分接开关箱里的断路器产品,同时叠加电流电压及局放监测相关的直流器件,这些跟前面说的直流断路器一样逻辑,因为电压等级上升且是全新技gery,故障保护及在线监测功能都是随着800伏DC从机柜级、边柜级到整个power center级所带来的边际变化。
再到Option C,是一整个Power Block,容量去到5兆瓦以上,5到10兆瓦甚至5到20兆瓦左右。这基本上把800伏DC从白区一直渗透到灰区,灰区在变压器之后(如果还有变压器)如果是TRU方案,全部都是八百伏DC相关产品。所以这里我想说一个最大的变量,就是前面已经说了断路器、PSU、母线槽,再到整体的从中压交流进到八百伏直流出。整个设备级别的变化会带来最大的用量,即碳化硅功率模块的用量。因为中压级的整流会用到级联技术,所以碳化硅用量会大大增加,尤其是电力电子级的用量,其价值量比车规级等其他类型都要更贵,稳定性要求更高。
另外,可能大家在其他解读或研报中基本没有提到的一个点,如果是TRU方案(Transformer Rectifier),容量从两兆瓦左右上到5兆瓦以及十兆瓦以上,变压器的方案肯定不会再用干式变压器。因为十兆瓦或20兆瓦且电压等级提升到34.5千伏,用传统干变尺寸会比较大,而用油浸式小油变尺寸能比干变小一倍。所以从占地面积角度,Option C的大容量TRU里面的变压器方案我认为大概率会用小油变。小油变施耐德和伊顿都做得非常少,现有英伟达供应商短名单里,能做这个大容量小油变的厂家很少。如果大量的pole system级别的go to market以及订单落在这三家,或者即使台达或其他白区玩家拿到,他们都不生产变压器。从这个视角,我觉得中国的相关厂商渗透进去的机会比较大。西门子和ABB有相关产品,但他们在数据中心订单上弱于英伟达比较强势的这三家。所以到了Option C,对于变压器厂家如金盘、思源等,现在有比较好的go to market,同时可以借用中国比较强的变压器产业链和产品能力,有比较好的渗透机会。
每个代际我都以一两个电器产品做了简单介绍。整个三个架构里面都含有被动的电容元器件,加上BBU或化学电池相关用量。目前主要供应以台厂或日韩厂商为主。
但是随着block级别Power Block级别方案的普及,国内Power Block方案其实走在北美前面。英伟达时间表是Option A在26年launch,Option B在27年launch,Option C在29年,放在非常长远的时间。虽然电压等级提高且容量提高,但中国现在亚太地区用巴拿马电源的方案成熟度,做35千伏及五兆瓦左右容量的Power Block,实现速度会比美国快非常多。我先简单回答主持人第一个问题,关于800伏DC 2.0白皮书里细节提到的变量和增量机会。主持人看您下一个问题。
02、断路器:固态何时大规模上量?空间几何?
主持人
好的,谢谢专家。听您刚刚的意思,在整体架构演变中,断路器是一个比较增量的环节。我想简单问一下,在Option A阶段就已经开始用断路器了,那么断路器在什么阶段开始大规模上固态产品?以及这块价值量的变化和市场空间,您怎么看?
专家
好的,这个固态断路器其实从1.0时期就开始提,但整体全行业固态断路器的应用非常少。因为直流负载的发展经过一段时间演绎,但直流负载主要都在新能源、光储充以及一些EV级别应用里比较多。这些行业虽然有800伏或1000伏左右的直流需求,但对电器设备价值敏感度非常高,需要控制成本。中国企业通常通过高效控制成本渗透到海外及新兴市场。对于数据中心,它对价格敏感度非常低,唯一要求是稳定性一定要高。从这两个视角,英伟达2.0白皮书里提到的观点确定性非常强,但落地时间点没有做硬性要求。短期内他认为MCCB技术更成熟且更容易买到,但会推荐使用SSCB方案。这次特别细节提到了125安培、1250安培,没有提到5000安培或6000安培。我认为未来大概率也要在Option B或Option C里用到。
从价值量来说,125安培的SSCB,在今年下半年及明年要launch的Rubin这一代,我认为今年下半年就会跟随着Side Car开始渗透,尤其是在伊顿和施耐德相关方案的渗透。因为这两家125安培产品readiness非常高,UL认证及先行项目试点都做得比较充分。对于维谛或台达来说可能略微慢一点,因为他们自己不具有相关产品,可能需要外购。但中国做直流断路器的良信,跟这两家有非常好的合作空间和基础。短期内,我认为伊顿和施耐德推SSCB的强度会更大。对于业主,如果是偏经济性的colocation,motivation不会特别强,因为断路器贵三四倍;对于hyperscaler,确定性更强,不太在意这点小钱。
我们测算一下,单一个Side Car机柜连接到服务器机柜是六条直流线缆,每条线缆上一个直流断路器或SSCB,用量6台,大概12万人民币,对于整个300万量级的电源边柜占比比较小。如果是1250安培,价值量在五六万左右,但用量也较少,所以整体对电源边柜价值量的边际变化影响不会特别大。我大概拍了一下,按一台电源边柜带500千瓦(0.5兆瓦)负载,一兆瓦负载是24万,一GW大概是2.4亿人民币。以外资和UL要求,在美国价值量有四五倍上浮,可达10亿左右规模。加上125安培、1250安培、5000安培甚至中压级应用,在一GW数据中心里有可能达到25亿左右规模,但5000安和中压级不会那么快,所以一GW可达10亿左右规模。按北美明年20个GW的量,整体空间到200亿人民币左右。现在只说了Side Car里的增量,如果再往上到2FDC的直流配电盘及母线槽用量,空间可能持续看到四五百亿人民币规模。
03、竞争格局:国产链的切入机会
主持人
明白,那这样的规模去看,现在能拿到绝对大份额的供应商还是集中在外资手里。国内除了良信,后面的趋势和格局会是怎样?
专家
我非常看好国内整体产业链。竞争格局非常有利于国产链切入。现在全球UL产品、低压产品几乎被伊顿、施耐德和ABB三家垄断,还有少量美国境内品牌但量级非常少。因为UL产品和低压断路器有规模效应,winner takes all。但数据中心配电模块包括Side Car和低压配电盘,太过于集中在伊顿和施耐德手中,同时他们自己又是数据中心大玩家。所以维谛和台达会有非常强的动力去用非施耐德、非伊顿的产品。如果它们用这几家以外的,全球能选的厂家不多,可能就是正泰、良信、德力西等国内企业。一旦格局如此,国内做DC低压断路器(MCCB或SSCB)的企业未来会有非常大的增量空间,且是非常高利润的市场。这些企业本身就要做直流断路器在新能源里,做MCCB用在数据中心,并开发下一代SSCB,这是必须要做的方向。
04、固态断路器的成熟度与技术瓶颈
主持人
明白,从固态这一端,目前固态产品比较成熟吗?还是随着安培数增高,后面还有一些技术需要突破?请您分析一下。
专家
全球来看,固态相关的断路器或固态其他中低压元器件还是处于比较早期。我们说的产品是125安培,低压端起始电流大小可能在630安培比较多。125安培对应微断或非常偏终端的应用,尤其是碳化硅的固态断路器方案整体还比较少,加上通讯和保护原理的设计应用在大电流方案上,很多验证还比较早期。外资厂商如伊顿、施耐德现在有各种样品,125、1250安培、2000安培等,他们有技术能做出样机,但因为卖得太贵,一台卖8万10万,在新能源或传统负载里很少实际带载运行,技术实际工况积累也比较少。现在数据中心大量需求有一些加速。我认为125安培和1250安培在英伟达需求里,Side Car这一代及后面power center这一代,今明年的release和面世应该没问题。120安培,良信做的应该没什么问题,UL及IEC型式试验和储备应该都做完了。再往后,大电流方案国内做得相对较少。
05、UPS 会被替代吗?BBU / CBU 的优劣势
主持人
明白。另外想请教一下关于UPS,前面2.0阶段还是保留UPS,到后面B和C阶段,UPS方案是不是纯粹存量的市场?对于BBU、CBU等方案,怎么看其优劣势和未来发展前景?
专家
确实会有这样的担心,上了800伏,UPS是不是很快被替代掉?与BBU有异曲同工。但根据目前白皮书描述及实际案例,UPS要很快消亡为时尚早。大家如果看2.0白皮书第12页,BBU的应用duration只保持60秒。如果只用60秒,取消UPS的话,60秒供柴油发电机做备电响应非常勉强,至少要到类似UPS十几分钟甚至半个小时才能满足油机或一些备电方案。这也是受限于Side Car的空间容量限制。所以在这一代,我认为大概率大家切换到Side Car还是会带上传统UPS,而且会用更高容量的UPS,或在中压级用中压UPS,但中压UPS实际架构和用量我认为非常少。大概率这一代还是会有非常多兆瓦级的UPS在Option A第一代rack架构里出现,不会很快切换掉。虽然已经写成option,但取决于白区备电要求非常高,白区energy storage从架构里的option变为Option A的必选架构。所以不管在白区做energy storage,还是在灰区留着UPS,两边至少有一边要有15分钟及以上的备电电池方案。
06、BBU 的优势环节
主持人
明白,那BBU方案的优势在什么环节?
专家
BBU响应速度更快,响应时间在毫秒级。现在架构里也提出BBU加超级电容加铝电解电容综合使用,超容负责微秒级,铝电容与超容配合。这些是架构性讨论。至于Side Car里塞多少BBU、多少CBU,取决于业主自己设计和考量。BBU优势是响应快,缺点是容量时间不如UPS。所以Option A里今年下半年实际项目,UPS应该都还在,BBU现在的duration还比较短。
07、BBU 后续用量演变
主持人
BBU会随着后面2B和2C演变方向,使用量会增加吗?
专家
我觉得会增加它的持续时间,甚至可能就是在白区加直流屏或大型专门BBU柜子。这是后面演进方向。如果灰区UPS想先取消,白区用两兆瓦以上大型整流模块,直流屏可能是必选项。因为机柜内低压整流器或服务器机柜里空间有限,放不了太多BBU。这一代方案虽没有明确说BBU是否标配,但未来演进空间,如果是两兆瓦整流器模块配15分钟到半小时左右的电化学储能,大概就是直流电池屏。
08、熔断器:应用、价值量与断路器分工
主持人
明白。另外,熔断器这个产品在数据中心里有应用,它应用在哪些领域?价值量如何?与断路器分工是怎样的?
专家
与断路器分工?我们前面聊了SSCB和MCCB应用,MCCB和SSCB最大差别是响应时间。中间时间差比较理想的方式是通过熔断器帮助SSCB做更快速故障电流切断。在800伏DC 1.0白皮书里,有专门画断路器加熔断器方案,或更大电流场景放接触器加熔断器。在SSCB不成熟且客户没用的情况下,要达到微秒级故障切断,能实现的方式只有熔断器。所以方案里都会用熔断器切低压级故障,同时中压级北美方案也会用熔断器做中压故障电流切断,比如中压变压器前后所加断路器也会带熔断器方案。但熔断器整体价值量比较小,它是一个纯材料损耗和应用,由合金材料构成。中压级熔断器最贵的如伊顿、巴斯曼等品牌,可能一只两三千或五六千;低压级可能大几百或两三百元。在数据中心里,跟低压和中压断路器应用数量相比,整体价值量较少。我研究过,整个熔断器全中国规模可能二三十亿人民币,以伊顿、中熔等为主。施耐德中压级熔断器已全球退市,低压用伊顿或中熔。市场集中度高,但价值量占比不高。
09、SSCB 成熟后熔断器会被替换吗
主持人
您的意思是SSCB不成熟阶段会采用熔断器,后面SSCB成熟度提高后,熔断器会被替换掉?
专家
如果用SSCB,理论上不需要再配熔断器,因为响应时间同样可以达到。但从另一个视角,跟UPS一样,SSCB刚开始起量时大家也会担心稳定性,过渡阶段两三年可能宁愿冗余配上也不愿冒险,所以不会一下子切掉,还会有一两年过渡期。但从远期看,如果都是固态系统,至少在低压直流端,没必要再放熔断器。
10、储能环节的熔断器使用
主持人
在配储能等环节,跟AIDC相关的电池一端,会使用熔断器吗?
专家
新能源和微网,我觉得会一直用熔断器,因为他们用SSCB的driver不够强,价格贵且没有这么强的快速响应要求。
11、变压器:需求演变与国产出海
主持人
明白。另外变压器这边,后面可能有考虑替代干式变压器。从各级电压变换中,变压器整体需求情况如何?几个架构演变有什么不同?价值量如何?
专家
这里的变压器主要说灰区变压器,中压电压等级。主要判据是电压等级和容量提升导致变压器绝缘方案由干式转向油浸式。最大的技术迭代是固态变压器(SST)。如果固态变压器技术成熟较快,像国内已进入春秋战国时期,玩家很多,热情涌向赛道,是好事。
但这次2.0白皮书,英伟达也微微有一点担心,因为之前1.0 roadmap要求28年无论如何SIC技术要release,现在2.0在建议下要求时间拖到29年。我们自己的产品在数据中心成熟应用也认为是29年规模性应用,28年非常难。对于SST技术,高度稳定性要达到UPS、Sidecar的要求,也需要验证时间。现在送上去验证的玩家太少,送量情况没有预想快。如果SST要在29年规模性在GW级数据中心使用,26、27、28年三年预估北美可能有接近50个GW数据中心落地。如果全部是干变或油变,50个GW数据中心会带来七八十个GVA配电变压器需求。从这个视角,我认为国内金盘这样的企业会有非常多机会,无论是干变、油变还是特殊移相变压器。因为整体产能外资比较紧张,虽然配电变压器比MPT、LPT扩产难度小,但各家现在都打满,原材料涨价。
在美国数据中心如此快速用量增速下,紧缺会撕开更大口子让国内企业拿到更多机会。从国内配电变压器出口先锋金盘今日财报,海外数据中心订单已到40亿以上,足以说明国内干式配电变压器在海外数据中心受欢迎。往后油浸式变压器,施耐德和伊顿很少做小油变,因为他们过往主打楼宇和工商界,很少超过10兆伏安,小容量积累较好。到大容量且电压等级提升到34.5千伏,对国内产业链机会更大。美国本地做34.5千伏配电变压器的企业非常少,要么做主网高压,要么做13.8、15、27千伏等,34.5千伏油变很少。阶段性在28、29年,需求可能前置,因为现在紧缺,可能从明年开始34.5千伏的DRP会井喷。
所以国内机会越来越大。其他类型变压器如MPT、LPT,LPT紧缺无法缓解,供美国只有西门子能源、ABB、现代等三家。一旦PJM及德州电网特高压等项目起来,可能渗透更多机会到华鹏、思源等厂家。电网级各种难度,如approve list、本土建厂要求。MPT介于配电变压器和LPT之间,更多工业应用,与AIDC相关需求如台积电、镁光等半导体扩产,数据中心液冷冷却等,带来很多MPT需求。数据中心自建Cluster级别表后电源,如两个GW以上集群,建独立表后电源,电压等级可能催生69千伏以上变压器需求及110千伏变压器。数据中心带动整个变压器全链条景气度能见度高。外资27、28年新建数据中心产能有限,多个变压器扩产爬坡不如预期,如西门子、施耐德等,在美国建厂扩产面临劳工、技术人员、供应链紧张。在28、29年之前,是中国变压器企业出海黄金期,重点关注思源和金盘的边际变化。
12、SST 预期推迟一年的原因
主持人
好的,您提到2.0版本中,SST关注度或预期往后拖后一年,原因是什么?技术不成熟?技术难点在哪里?配套产能问题?
专家
SST的英伟达容量和电压等级要求较高,像35千伏和5兆瓦以上,这种参数的SST全球基本没有,可能只有一家如DG能做出类似参数。其他家今年还是一兆瓦两兆瓦为主力产品,如国内阳光、台达等,从IGBT过渡到碳化硅,主流产品最大在两兆瓦左右,性能还在传统微网负载中,送到数据中心很少。台达可能第三代、第四代一兆瓦SST在个别数据中心有不超过十兆瓦规模应用。所以整体SST在数据中心应用处于非常早期。大规模商业化需要产品足够稳定,MTBF和平均维护时间要达UPS的10万小时级别,修复时间足够快,同时配套设备稳定,如800伏DC断路器、大电流场景配套、电力电子模块剩余生命周期预测、局放耐压监测等。设备应用成熟度可能要到27年下半年才会比较健全,行业标准开始统一,UL、IEC标准制定需要时间。至少一两年提升行业对产品技术细节和理解,可能在27年底。28年主要跑带负荷运行业绩和经验值,29年达到大规模商用前期铺垫。现在有些带载但容量小,实际波动和转换效率偏理论值,大家标称转换效率98.5%,但不同负载下波形变化,实际参数未经第三方权威验证。所以SST仍非常不成熟。金盘干式变压器在美国卖得好,但细问SST产品送样,问不出结果。26年早期,27年标准和产品形态固定,小范围验证,28、29年微网向数据中心规模铺开。英伟达出于行业现状,短名单至少凑够五六家以上厂家才能作为主流方案,否则28年只有台达、DG等两三家,满足不了每年二三十个GW以上数据中心需求。
13、铜排需求会爆发吗
主持人
明白。从配电端看,铜排需求量会随着整体容量功率提升有爆发性增长吗?价值量如何?
专家
您说是铜的用量?比较有意思。首先800伏DC架构越往上延伸,如果不考虑SST和SSCB故事,整体用量单从平均每GW肯定有减少。大家可能听说过54伏电压等级大电流场景要用多少吨铜,数据中心受不了。现在架构从中压降压后低压端输出到机柜进柜方案全部到800伏,甚至白皮书说可能有整个computer rack全部是800V DC,取决于半导体发展。更多低压端800伏链条变长,铜用量会大大减少。电压等级提升一倍又变成直流,铜缆横截面积能减少四五倍,倍数比电压等级倍数减少多,会带来几倍铜排铜板用量减少。第二点,SST和SSCB应用,SST内部变压器绕组铜用量,干变或油变可能有0.2-0.3吨铜重量。所以两个趋势变化,铜需求会大大减少。这也反映在传统架构,如果架构不变,随着数据中心GW数从去年个位数到明年二三十个GW,全球铜价会被数据中心用量推高。所以ABC三代架构也是一代代把铜排用量减少。
14、配电打包总价值量:升还是降
主持人
对,明白。从整个配电打包角度,总价值量是上升还是下降?有没有相关分析?
专家
您说配电这一块?我会用统计口径比较多,计算方式不一样。可参考semi allies发的inside 800V DC revolution文章里的价值量。我也拿单设备价值量级做过对比,整体趋势比较接近。电器设备有ending口径差别,有些算了现场运维服务。semi文章说当下传统UPS一代是4.35美金(全部加在一起,中压级到PSU层级,白区灰区全部),到Option A SideCar级是4.75美金,有0.4美金价值量上浮,主要因为SideCar产品增加。再到HVDC架构,又往下调,因为架构精简。但预期到Option B和C,会维持稳定趋势。虽然power center设备铜用量或BOM成本可能略有下降,但未来技术发展要用更多3.3千伏乃至10千伏碳化硅器件,且现在紧缺,价值量预测以当下估可能不准。整体趋势到Option B和C,跟当下价格会保持平稳甚至略有上升。对于SST价值量,北美未来可能看人民币十块钱左右价值量,semi写了1.25美金,转过来九块十块。但国内用简单bom成本或当下框架估会失真,因为国内SST在微网中做得便宜,主要功率半导体用IGBT或SDR,平均价值量低。美国这边可能整体价值量绝对值微微上涨,但在数据中心capex中维持8%到12%占比区间。
本纪要根据会议录音整理 · 仅供内部交流参考
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