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AI基建(AI服务器、算力中心、超算集群)的核心需求是极致的供电稳定性、高频高压的功率适配、长时可靠的连续运行,而薄膜电容的技术特性恰好完美匹配这些刚需,是传统电解电容无法替代的核心元器件,核心原理从AI基建的供电痛点和薄膜电容的技术优势双向契合展开,且AI架构升级进一步放大了这一需求,具体拆解如下:
一、AI基建的核心供电痛点(传统电容无法解决)
AI服务器/算力中心的核心是GPU/CPU集群,属于高功率、高频次、高负荷的电力负载:
1. 电压/电流波动大:GPU满负载运行时功率瞬间拉满(如英伟达H100单卡700W、GB200集群超10kW),启停/算力调度会造成供电端的电压尖峰、电流浪涌,普通电容无法快速滤波稳压;
2. 工作频率高:AI算力模块的供电频率多在几十kHz至数MHz,要求电容具备低损耗、高响应的高频特性;
3. 连续运行要求严苛:算力中心7×24小时不间断工作,电容需耐受长期高温(机箱内50-85℃)、高纹波,寿命要求超10年;
4. 架构升级倒逼高压需求:为降低传输损耗,AI服务器从传统48V低压架构升级为800V HVDC高压直流架构,对电容的耐压值、绝缘性提出极高要求。
二、薄膜电容的技术特性,精准匹配AI基建所有痛点
薄膜电容以塑料薄膜为电介质、金属箔为电极,天生适配高功率、高频、高压的工业场景,核心特性刚好解决AI基建的供电问题:
1. 高耐压+高绝缘性:可轻松实现500V-3000V高压规格,完美适配800V AI服务器高压架构,且绝缘电阻高,无漏液、击穿风险,满足高压供电的安全要求;
2. 高频低损耗:介质损耗角正切值(tanδ)远低于电解电容(≤0.001 vs ≥0.01),在高频工况下发热少、效率高,能快速响应电压/电流波动,有效滤除高频纹波和浪涌,保证GPU/CPU的稳定供电;
3. 长寿命+高可靠性:无电解液干涸、老化问题,在-40℃~125℃宽温域内性能稳定,7×24小时工作下寿命可达10-20年,与算力中心的设备使用周期匹配,大幅降低维护成本;
4. 低ESR/ESL(等效串联电阻/电感):能快速充放电,瞬间吸收功率波动带来的能量冲击,避免电压跌落或尖峰损坏算力芯片,是保障高功率模块稳定运行的关键;
5. 耐纹波电流能力强:可承受大纹波电流冲击,不会因长期高负荷产生热击穿,适配AI算力模块的持续高功率运行。
三、AI基建中薄膜电容的核心应用场景(缺一不可)
在AI服务器/算力中心的供电链路中,薄膜电容是多环节核心元器件,无替代方案:
1. 服务器主电源模块:800V高压架构的PFC(功率因数校正)、DC-DC变压环节,核心用薄膜电容做储能、滤波、稳压,是GPU集群的“电力稳压器”;
2. UPS不间断电源:算力中心的应急供电核心,薄膜电容用于储能、逆变环节,保证断电时电力无缝切换,防止算力中断;
3. 配电柜/无功补偿:算力中心总供电端的无功补偿、谐波治理,用薄膜电容提高供电功率因数,降低电网损耗;
4. 边缘计算设备:户外/分布式边缘算力节点的供电模块,薄膜电容的宽温、抗震特性适配复杂工况。
5.AI服务器由传统48V升级为800V HVDC高压直流架构,主电源模块薄膜电容用量从4颗增至16颗,单机价值量由300元飙升至1500元,增幅达400%。也就是说,每生产一个主电源模块,从原来的4颗需求暴增至16颗,形成N×4市场需求,极大提升了行业前景预期。
四、对比结论:为什么是薄膜电容,而非电解/陶瓷电容?
(a)电解电容:耐压低、寿命短、高频损耗大,仅适用于低压、低功率场景,无法适配AI服务器的高压、高频、长时工作需求;
(b)陶瓷电容:虽高频特性好,但容量小、耐纹波能力弱,仅能做小功率信号滤波,无法承担高功率供电的储能/稳压;
(c)薄膜电容:是目前唯一能同时满足高压、高频、高功率、长寿命、高可靠五大要求的电容品类,成为AI基建供电链路的刚需元器件。
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