野村——AI数据中心电源市场：新型GPU供电网络演进与被动元器件需求 本研究基于与英伟达Blackwell及Rubin系列电气特性等效的虚拟处理器，构建电源输送
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野村——AI数据中心电源市场：新型GPU供电网络演进与被动元器件需求
本研究基于与英伟达Blackwell及Rubin系列电气特性等效的虚拟处理器，构建电源输送网络（PDN）仿真模型，对比分析从传统横向供电（Lateral Power Delivery）向垂直供电（Vertical Power Delivery, VPD）及集成式电压调节器（Integrated Voltage Regulator, IVR）系统的技术迁移路径与投资影响。
供电架构演进与仿真核心结论
• 横向供电的瓶颈：在Blackwell等效模型（功耗1,000W）中，横向供电可满足50%负载阶跃（step-load）设计标准；但在Rubin等效模型（功耗2,300W）中，即使增加电容，目标阻抗仍超标约70%，必须将负载阶跃条件放宽至30%方能达标。这印证了单纯增加电容和提升电压调节器响应速度已无法应对未来高功耗GPU的瞬态负载波动。
• 垂直供电与IVR的突破：将电压调节器置于GPU正下方（VPD）或将调压功能集成至封装内（IVR），可大幅缩短供电路径，降低环路电感与电阻。在50%严苛负载阶跃下，VPD的阻抗峰值仅超出容忍上限约2%（条件性兼容），而IVR完全满足标准，且电压纹波显著改善。
• 电容配置的结构性变革：新架构大幅削减电压调节器输出侧有效电容（VPD约13.1mF，IVR仅约1.77mF，对比横向供电的31.5mF），但输入侧电容需求激增（尤其IVR系统，需大量高耐压MLCC）。电容需求不再单纯随GPU功耗线性增长，而是呈现“输出侧减少、输入侧增加、封装内嵌入化、耐高压化”的定性转变。
• 功率损耗优化：供电路径缩短带来能效质变。在2,300W功耗下，从电压调节器输出到GPU的布线损耗：横向供电约260W（占调节器输出20%），VPD降至约50W，IVR仅约20W。若功耗升至4,000W，横向供电损耗将高达820W，凸显近处理器供电的必要性。
• 电感器的关键地位：电压调节器小型化、高密度化要求电感具备低矮化、低损耗、高耐热及抗磁饱和特性。薄膜电感（thin-film inductors）与磁耦合技术（如TVLR）将成为下一代PDN的核心增量部件。
被动元器件产业影响与投资标的
• 村田制造所（Murata Manufacturing, 6981 JP, 买入）：全面受益于PDN架构迭代。优势在于：1）横向供电所需的小型大容量MLCC；2）垂直供电用集成封装方案（iPaS），可将电容电感嵌入基板，预计2027年量产用于VPD输出侧；3）IVR系统所需硅电容（silicon capacitors）；4）广泛的被动件与模块技术组合，能灵活应对架构变迁，提升单部件附加值。
• TDK（6762 JP, 买入）：核心优势在于薄膜电感技术（采用HDD磁头工艺，低损耗、低DCR），预计2027年应用于IVR及VPD系统。同时，其高温额定MLCC（与太阳诱电合作开发）契合近GPU封装的高温环境需求。此外，TDK在数据中心配电侧高压被动件（铝电解电容、薄膜电容等）亦具竞争力。
• 其他关注：太阳诱电（Taiyo Yuden）的金属复合电感（MCOIL）与堆叠技术；京瓷（Kyocera）的贯通电极MLCC及嵌入封装基板技术。
终极投资逻辑
AI数据中心电源市场正从“堆砌电容”转向“系统级供电设计”。GPU功耗飙升倒逼供电网络从横向转向垂直/IVR架构，驱动被动元器件需求发生结构性分化：单位价值量提升（高温、高压、嵌入式、薄膜化）将取代单纯的数量增长，具备全产品线布局与模块级解决方案的厂商（村田、TDK）将攫取超额收益。
总体总结
主题正文
- 本研究基于与英伟达Blackwell及Rubin系列电气特性等效的虚拟处理器，构建电源输送网络（PDN）仿真模型，对比分析从传统横向供电（Lateral Power Delivery）向垂直供电（Vertical Power Delivery, VPD）及集成式电压调节器（Integrated Voltage Regulator, IVR）系统的技术迁移路径与投资影响。
- 在50%严苛负载阶跃下，VPD的阻抗峰值仅超出容忍上限约2%（条件性兼容），而IVR完全满足标准，且电压纹波显著改善。
- • 电容配置的结构性变革：新架构大幅削减电压调节器输出侧有效电容（VPD约13.1mF，IVR仅约1.77mF，对比横向供电的31.5mF），但输入侧电容需求激增（尤其IVR系统，需大量高耐压MLCC）。
- 电容需求不再单纯随GPU功耗线性增长，而是呈现“输出侧减少、输入侧增加、封装内嵌入化、耐高压化”的定性转变。
- 薄膜电感（thin-film inductors）与磁耦合技术（如TVLR）将成为下一代PDN的核心增量部件。
- 2）垂直供电用集成封装方案（iPaS），可将电容电感嵌入基板，预计2027年量产用于VPD输出侧；
- • TDK（6762 JP, 买入）：核心优势在于薄膜电感技术（采用HDD磁头工艺，低损耗、低DCR），预计2027年应用于IVR及VPD系统。
- GPU功耗飙升倒逼供电网络从横向转向垂直/IVR架构，驱动被动元器件需求发生结构性分化：单位价值量提升（高温、高压、嵌入式、薄膜化）将取代单纯的数量增长，具备全产品线布局与模块级解决方案的厂商（村田、TDK）将攫取超额收益。