광발증권은 인공지능 데이터센터 확산으로 AI 서버 전력 구조가 고도화되고 있으며, 고전압 고밀도 전력 공급 체계로의 전환이 본격화될 것으로 전망했다.

AI 연산 수요 증가에 따라 서버 랙당 전력 밀도가 급격히 높아지면서 기존 저전압 전력 공급 방식의 한계가 나타나고 있으며, 차세대 전력 반도체와 전력 변환 기술이 새로운 성장 기회를 맞고 있다는 분석이다.

현재 AI 서버 전력 공급 구조는 세 단계 방향으로 발전하고 있다.

1세대 방식은 컴퓨터 랙 내부에 전원공급장치가 위치하는 구조다.

480볼트 교류 전력이 랙 상단 전원장치에서 50볼트 직류로 변환되고, 이후 서버 보드와 전압 조절 장치를 거쳐 GPU에 필요한 낮은 전압으로 변환하는 방식이다.

하지만 AI 서버의 연산 능력이 증가하면서 랙 내부 탑재 카드 수가 늘어나고 전력 요구량이 증가하면서 기존 구조의 한계가 발생하고 있다.

이에 따라 2세대 전력 구조에서는 전원공급장치를 랙 외부의 사이드카 형태로 이동시키는 방식이 확대되고 있다.

2세대 구조는 다시 저전압 방식과 고전압 직류 방식으로 구분된다. 초기 방식은 외부 전원 장치에서 50볼트 직류를 공급하는 형태지만, AI 서버 랙의 전력 밀도가 높아질수록 낮은 전압에서는 전류 증가와 발열 문제가 커질 수 있다.

이에 따라 800볼트 또는 ±400볼트 기반의 고전압 직류 공급 구조가 주목받고 있다.

고전압 직류 방식은 전력 손실을 줄이고 대규모 AI 데이터센터 운영 효율을 높이는 장점이 있다.

특히 서버 내부 전력 변환 단계를 줄이고 전력 전달 효율을 개선할 수 있어 향후 대형 AI 데이터센터의 표준 구조로 자리 잡을 가능성이 높다.

3세대 전력 구조는 직류 마이크로그리드 방식이다. 기존 사이드카 구조를 제거하고 데이터센터 외부 전력망에서 직접 고전압 직류를 공급하는 형태다.

이 과정에서 고체 변압기 기술인 SST가 활용되며, 800볼트 직류 기반 전력 공급과 고압 버스웨이 시스템을 통해 효율적인 전력 전달이 가능해진다.

차세대 전력 구조 변화는 전력 반도체 산업의 가치 상승으로 이어질 전망이다.

투자 관점에서는 AI 전력 공급 구조 변화에 대응할 수 있는 국내 전력 반도체 기업에 관심이 필요하다.

관심주: 화룬마이크로(688396.SH), 신롄반도체제조(688469.SH), 쓰다반도체(603290.SH), 둥반도체(688261.SH), 텐웨셴진테크(688234.SH) 등.

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[반도체] AI 데이터센터 전력, 고전압 직류와 차세대 전력 반도체가 이끈다