大模型領域再掀熱潮，芯片技術能否解決耗電困局？

每經(jīng)記者 朱成祥    每經(jīng)編輯 文多    

圖片來源：視覺中國

北京時間周五凌晨，OpenAI舉行了“12天12場直播”活動的首秀，如預期一樣帶來了推理大模型o1的“滿血”版本（即完整版本）和進階模式，以及每月收費高達200美元（約合人民幣1453元）的ChatGPT Pro訂閱服務。

大模型新一輪熱潮正在襲來。不過，大模型所需要的高性能計算、高帶寬存儲，也給行業(yè)帶來了耗電難題。

全球氮化鎵領域領先的廠商EPC（宜普公司）聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Alex Lidow對《每日經(jīng)濟新聞》記者表示：“隨著對云計算、人工智能、機器學習和游戲等高密度計算應用的需求急劇增加，數(shù)據(jù)中心的能耗可能很快會占到世界電力生產(chǎn)的8%。”

大模型帶來用電量激增

Alex Lidow表示：“據(jù)彭博智庫，生成式人工智能市場將以42%的年增長率成長，在10年內(nèi)，將從2022年時400億美元的規(guī)模擴大至1.3萬億美元??數(shù)據(jù)中心對電力與算力的需求將急劇上升，隨之而來的用電量激增不僅將對運營效率造成壓力，更將成為數(shù)據(jù)中心達成凈零排放目標的重大阻礙。”

另據(jù)西部證券研究報告，AI行業(yè)高速發(fā)展，電力需求大幅提升。算力核心設備逐漸由傳統(tǒng)的CPU（中央處理器）向GPU（圖形處理器）轉(zhuǎn)移，在提升計算效率、實現(xiàn)復雜的數(shù)據(jù)處理和深度學習模型的同時也帶來了高能耗。根據(jù)國際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)，2023年英偉達芯片的電力消耗已達7.3TWh，預估至2026年，這一數(shù)字將升至2023年的十倍。與此同時，AI服務器電源需求大幅提升。

不僅僅是電力，AI服務器對功率密度的需求也在提升。Alex Lidow表示：“隨著AI服務器功率持續(xù)提升，對電源轉(zhuǎn)換的需求將倍速增長，以英偉達GPU產(chǎn)品為例，一年前其功率是300W，在今年達到800W，下一年預計將達到1700W。”

AI服務器對電源需求的提升，會使得哪些行業(yè)受益呢？

近期，天風國際證券分析師郭明錤就表示，受益英偉達GB200訂單情況超乎預期，美國電阻公司威世（Vishay）目前2025年的MOSFET（金屬氧化物場效晶體管）產(chǎn)能已滿載，預計將貢獻營收約20%至30%，毛利率高于平均水準。

對于AI服務器電源業(yè)務在當下的增速，一位國內(nèi)電源管理頭部廠商工作人員對《每日經(jīng)濟新聞》記者表示：“我沒有（具體）數(shù)據(jù)，但是日常和銷售端交流（得知），應該還是比較樂觀的。我們主要提供一些服務器通信接口、隔離之類的產(chǎn)品。該業(yè)務下游客戶是‘臺達’。”

目前，臺達公司是全球AI服務器電源頭部供應商。據(jù)中金公司研報，AI服務器電源市場仍然以中國臺灣地區(qū)廠商為主，“臺達”“光寶”等品牌占據(jù)主要市場份額。

而A股上市公司中，從事AI服務器電源業(yè)務的主要有麥格米特（SZ002851，股價42.56元，市值232.05億元）、歐陸通（SZ300870，股價82.27元，市值83.26億元）和奧?？萍?span>（SZ002993，股價35.16元，市值97.06億元）。

不過，根據(jù)麥格米特11月1日投資者關系活動記錄表，公司所開發(fā)的服務器系統(tǒng)電源項目因目前尚處于研發(fā)階段，尚未獲得相關客戶的正式訂單，公司后續(xù)尚需與下游系統(tǒng)集成商進行系統(tǒng)匹配測試、取得系統(tǒng)集成商供應資格。

歐陸通則在11月4日至11月15日投資者關系活動記錄表中表示：“在產(chǎn)品類型上，數(shù)據(jù)中心電源主要包括網(wǎng)安、通信及其他數(shù)據(jù)中心電源、通用型服務器電源、高功率服務器電源，涵蓋了800W以下、800W至2000W、2000W以上等全功率段產(chǎn)品系列。在高功率服務器電源產(chǎn)品及解決方案上，公司已推出了包括3200W鈦金M-CRPS服務器電源、1300W至3600W鈦金CRPS服務器電源、3300W至5500W鈦金和超鈦金GPU服務器電源、浸沒式液冷服務器電源及機架式電源（Power Shelf）解決方案等核心產(chǎn)品。”

第三代半導體會是“解法”嗎？

據(jù)中金公司研報，AI服務器電源主要分為AC/DC（交流/直流）和DC/DC（直流/直流）兩部分。從電網(wǎng)傳輸?shù)叫酒倪^程中，電壓要從1萬~3萬伏特降低至0.5~1伏特，在這個過程中數(shù)據(jù)中心電源架構主要分為保障電路UPS（不間斷電源）、機架電源AC/DC、芯片電源DC/DC三個層級。AC/DC的輸入是PDU（電源分配單元）輸入的交流電，經(jīng)過降壓、整流兩個過程輸出直流電；DC/DC則進一步將電壓調(diào)降至芯片可用電壓。其中AC/DC電源難點在于有限體積內(nèi)提升功率密度，而DC/DC則在于如何盡量壓降板路損耗。

第三代半導體氮化鎵，既可以滿足高功率密度，也可以提高電源轉(zhuǎn)換效率。Alex Lidow稱：“相較于第一代半導體材料硅和以砷化鎵為代表的第二代半導體材料，氮化鎵在光和電的轉(zhuǎn)化方面性能突出。且相比硅基產(chǎn)品主要在存量應用類市場發(fā)展，氮化鎵正在占據(jù)更多增量市場，其中包括AI服務器和激光雷達等。”

TrendForce集邦咨詢分析師龔瑞驕對《每日經(jīng)濟新聞》記者表示：“模型的發(fā)展對算力有極大需求，AI服務器的需求在快速上升，同時服務器電源的效率和功率密度也在持續(xù)增加，因此功率器件用量將顯著提升。”

對于第三代半導體在AI服務器領域的應用趨勢，龔瑞驕表示：“相較于傳統(tǒng)MOSFET，第三代半導體的優(yōu)勢在于高功率、高電壓和散熱佳，目前主要被歐美日IDM（集成設備制造商）從業(yè)者掌握。第三代半導體用于AI服務器可提高其運行效能和功率密度，從而降低總體運營成本，未來將會成為AI服務器升級的‘剛需’。”

Alex Lidow也表示：“AI服務器需要進行高效的電流轉(zhuǎn)換，而氮化鎵器件因其高效率、低損耗和快速開關特性，可以實現(xiàn)將電源直接從48伏特轉(zhuǎn)換至數(shù)字芯片所需的1伏特，無需多次轉(zhuǎn)換，從而大幅降低能耗，讓數(shù)據(jù)中心更加節(jié)能。”

其補充表示：“有相關需求的公司也越來越多，明年微軟、亞馬遜、Meta、谷歌等AI服務器中的DC/DC轉(zhuǎn)換器都將搭載EPC的電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品。從應用市場看，截至2024年第三季度，EPC25%的收入來自AI服務器，（在）中國市場，最大的應用場景也是AI服務器。”