数据中心向 800V 高压直流架构的迁移，叠加电网大规模扩容需求，正在为碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等半导体开启一个历史性的增长窗口。
据追风交易台，摩根大通最新研究报告，AI 电力半导体市场规模预计将从 2025 年的约 27 亿美元扩张至 2028 年的约 160 亿美元，三年复合年增长率约达 82%，乐观情景下市场规模可突破 200 亿美元。这一预测基于对 2028 年全球新增 AI 数据中心装机容量高达 80GW 的预测，以及每千瓦约 250 美元的半导体含量假设。
推动这一增长的核心驱动力有两个：一是数据中心向 800V 高压直流（HVDC）架构的系统性切换，这将大幅提升每千瓦的半导体含量；
二是从电网到机架的整条电力链路中，机电式元器件正被半导体方案全面替代。SiC 每千瓦含量预计从当前的 30 美元长期提升至 60 美元，GaN 则从 3 美元跃升至 46 美元，增幅尤为显著。
市场规模：三年 82% CAGR，2028 年剑指 160 亿美元
摩根大通预测，2028 年全球新增 AI 数据中心装机容量将达约 80GW，其中约 63GW 为新建产能，约 18GW 为存量替换。以 65GW 的基准算力新增量和每千瓦 250 美元的平均半导体含量测算，AI 电力半导体市场规模将在 2028 年达到约 160 亿美元，较 2025 年估算的 27 亿美元实现三年约 82% 的复合增长。
当前每千瓦半导体含量约为 175 美元（据 Infineon 披露），公司给出的指引区间为 100 至 250 美元，具体取决于架构选择。随着垂直供电模块的广泛普及、固态变压器（SST）和固态断路器（SSCB）的规模化部署，以及 GaN 器件的高单价渗透，含量将向区间上沿乃至更高水平迈进。
从材料维度拆分，硅（Si）仍是最大的美元池，预计 2028 年市场规模约 112 亿美元；SiC 约 31 亿美元；GaN 约 17 亿美元。尽管 Si 体量最大，但 SiC 和 GaN 的增速远超 Si，将持续抢占份额。
架构革命：800V HVDC 重塑电力链路，半导体含量大幅跃升
当前数据中心电力架构存在严重的效率损耗。从电网到 GPU 芯片，电力需经历四至五个转换环节——变压器、UPS、PDU、服务器电源（PSU）、电压调节模块（VRM）——端到端效率仅约 85% 至 88%，意味着每 100 千瓦机架有 12 至 15 千瓦的电力以热量形式白白耗散。
800V HVDC 架构通过提升电压、降低电流，从物理层面大幅削减铜耗和焦耳热损耗。新架构移除了双转换 UPS、机架级降压变压器和 PDU，以及每台服务器独立的 AC-DC 电源，转而引入集中式高功率 AC-DC 整流器、机架级 800V 至低压 DC-DC 转换器，以及 DC 原生电池备份单元（BBU）。
当前（2026 至 2027 年），传统 215V 至 400V 交流架构仍占主导，800V 原生机架尚未普及，改造工作正在推进；
短至中期（2027 年下半年至 2028 年），英伟达 Kyber 机架计划于 2027 年量产，800V 原生机架开始规模放量，Schneider 和 Legrand 预计 2028 年前不会出现显著的 800V 牵引力；
中至长期（2028 年以后），固态变压器将直接把中压交流电转换为 800V 直流，整合变压器与整流器功能，SST 大规模部署预计不早于 2027 年底至 2028 年初。
值得注意的是，尽管新架构减少了转换环节，但每个保留或新增的环节均高度依赖先进半导体器件，整体半导体含量不降反升。
SiC 与 GaN 分工明确，各占高地
在 800V 架构下，SiC 和 GaN 将在不同电压区间形成清晰的分工格局。
SiC 主导高压电网至机架应用。在固态变压器、固态断路器和储能系统（ESS）等高压场景中，SiC 凭借其极高的击穿电场（约为硅的 10 倍）和优异的导热性（约为硅的 3 倍），成为不可替代的核心器件。Infineon 预计 SST 市场规模 2030 年将超过 10 亿美元，SSCB 市场规模将超过 8 亿美元。集中式 AC-DC 整流器同样以高压 SiC MOSFET 为核心构建。
GaN 则在 Stage 1（800V 降压至低压）环节展现出独特优势。650V GaN HEMT 凭借极高的电子迁移率，可在 MHz 频率下工作，实现更小的无源元件和更高的功率密度。Navitas 已推出 10 千瓦全 GaN DC-DC 平台，实现 800V 至 50V 转换峰值效率 98.5%；其更激进的 800V 至 6V 单级方案峰值效率达 96.5%，功率密度高达 2100 W/in 。摩根大通预计，GaN 每千瓦含量将从当前的 3 美元长期提升至 46 美元，增幅超过 15 倍。
硅基器件则在 Stage 2（VRM/PoL）继续保持主导地位。VRM 需要在极低电压下向 GPU 输送数百乃至数千安培的电流，并以纳秒级响应应对 GPU 算力周期的急剧负载波动。在这一环节，低压硅 MOSFET 凭借成本与性能的综合优势难以被取代，但垂直供电模块的兴起正在将单价提升 3 至 4 倍。
AI 算力的爆炸式增长同步拉动了电网扩容需求。全球数据中心电力需求预计到 2030 年将达到 240 至 280GW，较 2025 年约 115GW 的水平翻倍以上。据 BNEF 数据，2025 年全球电网资本支出预计超过 4700 亿美元，美国贡献约 1150 亿美元；全球能源转型总支出（含可再生能源、电网、电动车和储能）达 2.3 万亿美元。
储能系统（ESS）正成为 AI 电力基础设施的关键一环。AI 工作负载会造成单机架在毫秒内从 30% 空载骤升至 100% 满载，聚合至整个数据中心大厅则意味着数百兆瓦的功率在秒级时间内剧烈波动。ESS 需从被动备用角色转变为主动缓冲层，将 GPU 的功率混沌与电网隔离。数据中心预计到 2030 年将占商业和工业侧表后储能部署的 83%。
在半导体含量方面，每套 ESS 均需配备以 IGBT 或 SiC 功率模块为核心的双向逆变器。Infineon 估算 ESS 半导体含量超过 2000 欧元 /MW，并预计全球 ESS 出货量将达约 1500GWh，对应约 375GW 的功率容量，潜在市场规模约 7.5 亿欧元。
