這些電源大廠和英偉達合謀一件大事

現(xiàn)在，對于汽車來說，800V架構(gòu)幾乎已經(jīng)成了標(biāo)配。更有甚者，將高壓母線提高到了1000V這一等級。

之所以提高電壓，是因為汽車需要更快的充電速度，同時在相同功率下，800V架構(gòu)的電流相比400V架構(gòu)減半。根據(jù)焦耳定律 Q=I^2Rt，電流越小，熱損耗就越小，從800V到400V熱損耗能降低至原來的四分之一。所以，800V不僅更省電，還能使溫度更好控制，提升了能量利用效率。

在AI數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，傳統(tǒng)機架多為48V/54V。隨著IT機架電力需求突破200kW并向MW級規(guī)模演進，空間約束與母線（busbar）可擴展性問題，使得48V/54V供電模式的局限性日益凸顯。為突破這些瓶頸，行業(yè)正加速探索高壓直流（HVDC）架構(gòu)。

最近，巨頭們就紛紛宣布自己的計劃：谷歌、微軟、亞馬遜、Meta等巨頭開始借鑒最初為EV開發(fā)的技術(shù)，更保守地推動數(shù)據(jù)中心向+/-400VDC演進。英偉達則更為激進，聯(lián)合一眾電源大廠，共同開發(fā)推進另一條對器件應(yīng)力要求更高的AI電源架構(gòu)路線——800V HVDC（高壓直流電）架構(gòu)，并準(zhǔn)備在2027年與NVIDIA Kyber機架系統(tǒng)同步量產(chǎn)。

可以說，在AI數(shù)據(jù)中心，也要掀起800V的革命了。

英偉達的800V誰來做

根據(jù)英偉達的說法，從2027年開始，NVIDIA（英偉達）正在引領(lǐng)向800 V HVDC數(shù)據(jù)中心電力基礎(chǔ)設(shè)施的過渡，以支持1 MW及以上的IT機架。為了加速采用，英偉達正在與整個數(shù)據(jù)中心電氣生態(tài)系統(tǒng)中的主要行業(yè)合作伙伴合作，包括：

• 芯片提供商：Infineon（英飛凌）、MPS（芯源系統(tǒng)）、TI（德州儀器）、ST（意法半導(dǎo)體）、ROHM（羅姆）、Navitas（納微半導(dǎo)體）

• 電源系統(tǒng)組件：臺達、Flex Power（偉創(chuàng)力）、Lead Wealth、LiteOn（光寶）、Megmeet（麥格米特）

• 數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)：伊頓、施耐德電氣、維諦技術(shù)（Vertiv）

緊接著，廠商們便紛紛官宣：

5月20日，英飛凌（Infineon）宣布與英偉達（NVIDIA） 合作，正在開發(fā)基于新架構(gòu)的下一代電源系統(tǒng)，該架構(gòu)具有800 V高壓直流電（HVDC）集中發(fā)電能力。

新的系統(tǒng)架構(gòu)顯著提高了整個數(shù)據(jù)中心的節(jié)能配電，并允許直接在服務(wù)器主板內(nèi)的AI芯片（圖形處理單元，GPU）上進行電源轉(zhuǎn)換。英飛凌在基于所有相關(guān)半導(dǎo)體材料硅 （Si）、碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）的從電網(wǎng)到核心的功率轉(zhuǎn)換解決方案方面擁有豐富的專業(yè)知識，正在加速實現(xiàn)全尺寸HVDC 架構(gòu)的路線圖。

5月21日，納微半導(dǎo)體宣布其GaN和SiC技術(shù)已被選中支持英偉達的800 V HVDC數(shù)據(jù)中心電源基礎(chǔ)設(shè)施，以支持1 MW及更高的IT機架。納微半導(dǎo)體是基于氮化鎵和碳化硅技術(shù)的 AI 數(shù)據(jù)中心解決方案的領(lǐng)先者。

納微半導(dǎo)體首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Gene Sheridan 表示：“我們很榮幸被英偉達選中，參與其 800V HVDC 架構(gòu)計劃。我們在大功率氮化鎵和碳化硅技術(shù)上的最新創(chuàng)新實現(xiàn)了多項全球首創(chuàng)，并為 AI 數(shù)據(jù)中心和電動汽車等市場帶來了新的變革。憑借廣泛的產(chǎn)品組合，我們能夠支持英偉達從電網(wǎng)到 GPU 的 800V HVDC 基礎(chǔ)設(shè)施。感謝英偉達認可我們的技術(shù)和推動下一代數(shù)據(jù)中心電力傳輸?shù)某兄Z?！?/p>

5月21日，臺達宣布面對 AI 計算不斷增長的電力需求，臺達還推出創(chuàng)新的800V高壓直流（HVDC）電源架構(gòu)，以及強化電網(wǎng)韌性的微電網(wǎng)解決方案。通過從電網(wǎng)到芯片的電源與熱管理解決方案布局，臺達旨在優(yōu)化AI時代的能源效率，推動可持續(xù)的AI未來。

5月21日，維諦技術(shù)確認，其戰(zhàn)略與英偉達宣布的AI路線圖保持一致，為下一代以AI為中心的數(shù)據(jù)中心部署800 V DC電源架構(gòu)，同時確保電源和散熱基礎(chǔ)設(shè)施的部署比GPU迭代超前一代。維諦技術(shù)的800 V DC電源產(chǎn)品組合計劃于2026 年下半年發(fā)布，隨后在NVIDIA Kyber和NVIDIA Rubin Ultra平臺推出，為面向未來的設(shè)計鋪平了道路。

維諦技術(shù)在直流電源領(lǐng)域的經(jīng)驗可追溯至二十多年來對±400 VDC 架構(gòu)的部署，并通過 2000 年代初的戰(zhàn)略收購進一步拓展。這些解決方案為全球電信網(wǎng)絡(luò)、集成微電網(wǎng)和關(guān)鍵任務(wù)設(shè)施中的關(guān)鍵負載提供支持。這一基礎(chǔ)使維諦技術(shù)成為高壓直流架構(gòu)安全設(shè)計、部署和運行領(lǐng)域的可信領(lǐng)導(dǎo)者，在規(guī)模化能力、產(chǎn)品矩陣和長期可維護性方面均經(jīng)實踐驗證。

5月23日，德州儀器 （TI） 宣布將與英偉達（NVIDIA）合作，為數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的800V 高壓直流 （HVDC）配電系統(tǒng)開發(fā)電源管理和傳感技術(shù)。新的電源架構(gòu)為更具可擴展性和可靠性的下一代AI數(shù)據(jù)中心鋪平了道路。

根據(jù)TI的解釋，AI數(shù)據(jù)中心正在將功率極限推向以前難以想象的水平。幾年前，我們面臨的48V基礎(chǔ)設(shè)施是下一個重大挑戰(zhàn)。如今，TI在電源轉(zhuǎn)換方面的專業(yè)知識與NVIDIA的AI 專業(yè)知識相結(jié)合，使800V高壓直流架構(gòu)能夠支持對AI計算的空前需求。

讀懂800V的里子

現(xiàn)代AI數(shù)據(jù)中心因AI計算需求增長，電力需求已提升至千兆瓦（GW）級，單個IT機架功率預(yù)計從當(dāng)前100kW躍升至未來1MW 以上。如今AI工廠的機架依賴54V直流配電，笨重的銅母線將電力從機架式電源架傳輸至計算托盤，當(dāng)機架功率超過200kW時，傳統(tǒng)架構(gòu)面臨多重物理限制：

• 空間瓶頸：以NVIDIA GB200/GB300 NVL72為例，其機架需配備多達8個電源架為 MGX 計算和交換機架供電。若沿用54V DC配電，僅電源架就可能占用Kyber機架高達64U的空間，導(dǎo)致計算空間被擠壓。在GTC 2025上，NVIDIA展示的800 V sidecar方案，可在單個Kyber機架中為576個Rubin Ultra GPU供電，而傳統(tǒng)方案需為每個計算機架配置獨立電源機架，進一步加劇空間浪費；

• 銅材過載：單個1MW機架若采用54V DC配電，需消耗高達200kg銅母線，僅單個 1GW數(shù)據(jù)中心的機架母線銅耗就可能達50萬噸，傳統(tǒng)技術(shù)在GW級數(shù)據(jù)中心場景下顯然不可持續(xù)；

• 效率損耗：傳統(tǒng)架構(gòu)中重復(fù)的AC/DC轉(zhuǎn)換不僅耗能，還增加故障點，整體電源鏈效率低下。

當(dāng)前數(shù)據(jù)中心電源架構(gòu)

英偉達提出的800V高壓直流（HVDC）架構(gòu)通過集中式電力傳輸模式突破了上述限制：在數(shù)據(jù)中心邊緣利用固態(tài)變壓器（SST）和工業(yè)級整流器，將 13.8kV 交流電網(wǎng)電源直接轉(zhuǎn)換為800V HVDC，省去傳統(tǒng)架構(gòu)中多個AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，使端到端電源效率提升5%。同時，基于更高電壓等級，相同功率可通過更低電流傳輸，銅線厚度減少達45%，從根本上降低銅材消耗、電流損耗和熱負荷。

該架構(gòu)支持800V HVDC直接為IT機架供電（無需額外AC/DC轉(zhuǎn)換器），再通過DC/DC轉(zhuǎn)換器降壓至適配GPU的低電壓（如為 Rubin Ultra 等芯片供電），既簡化了電源鏈結(jié)構(gòu)，又通過集中式設(shè)計釋放服務(wù)器機架內(nèi)的空間約束。

這種方法還顯著減少了電源鏈中所需的帶有風(fēng)扇的電源單元（PSU）的數(shù)量。更少的PSU和風(fēng)扇可以提高系統(tǒng)可靠性、降低散熱并提高能源效率，使HVDC配電成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的更有效解決方案，并顯著減少組件總數(shù)。

NVIDIA 800 V HVDC 架構(gòu)可最大限度地減少能量轉(zhuǎn)換

在IT機架實施方面，通過采用直接800 V輸入，計算機機架可以有效地處理電力輸送，而無需依賴集成的AC/DC轉(zhuǎn)換級。這些機架接受兩個導(dǎo)體800 V饋電，并利用計算機架中的 DC/DC轉(zhuǎn)換來驅(qū)動GPU設(shè)備。消除機架級AC/DC轉(zhuǎn)換元件可釋放寶貴的空間以獲得更多計算資源，從而實現(xiàn)更高密度的配置并提高冷卻效率。與需要額外電源模塊的傳統(tǒng) AC/DC轉(zhuǎn)換相比，直接800 V輸入簡化了設(shè)計，同時提高了性能。

將800 V HVDC 分配到IT機架，并將DC/DC轉(zhuǎn)換為GPU的12 V

此前，在GTC 2025上，臺達也展示了相關(guān)方案。臺達表示，隨著處理器的功耗越來越高，機架中已經(jīng)沒有額外的空間給power shelf，BBU、超級電容或者PCS之類的升級空間，也正因此，新一代架構(gòu)中直接將這些電源相關(guān)的組件統(tǒng)一分配到一個供電單元中，解決了數(shù)據(jù)中心輸配電挑戰(zhàn)。

根據(jù)臺達的方案，Powershelf同樣分為Power rack側(cè)和IT rack側(cè)的兩類產(chǎn)品。

1）Power rack側(cè)的power shelf：其將PDU側(cè)480Vac轉(zhuǎn)化為800Vdc輸出，其內(nèi)部仍然是采用了經(jīng)典的Vienna PFC+LLC拓撲結(jié)構(gòu)，但由于電壓較高內(nèi)部損耗更低，整體效率可以達到98%+的水平。從具體的結(jié)構(gòu)來看，臺達的方案為一套Power rack側(cè)的power shelf由兩組27.5kw的PSU組成，綜合功率共計55kw。

2）IT rack側(cè)的power shelf：其將前端的800V直流電轉(zhuǎn)化為50V的直流電供給至后端的DCDC模組。從具體結(jié)構(gòu)來看，單層由6組15kw的PSU組成，合計約90kw，整體效率高達98.5%以上。

圖表：Power rack側(cè)的Powershelf拓撲結(jié)構(gòu)

圖表：數(shù)據(jù)中心供電架構(gòu)的逐步演進資料來源： Nvidia GTC，臺達，中金公司研究部

最后總結(jié)一下，這個方案講個人話就是電網(wǎng)輸送過來的13.8 kV交流電直接轉(zhuǎn)換為800V HVDC，再轉(zhuǎn)換為54V直流電最后轉(zhuǎn)換成12V電輸送給GPU。當(dāng)然聽起來是挺簡單的，但對器件的應(yīng)力要求可就高了去了，這對芯片廠商無疑是一次挑戰(zhàn)。

高壓直流的復(fù)興

事實上，高壓直流（HVDC）并非新技術(shù)，2000年代數(shù)據(jù)中心行業(yè)已嘗試應(yīng)用。2010年左右，谷歌、微軟等企業(yè)率先試水，比如谷歌在俄勒岡州數(shù)據(jù)中心部署380V HVDC，宣稱節(jié)省 15% 能源成本；國內(nèi)阿里、百度也在當(dāng)時測試了240V~336V方案。

但那時候，之所以HVDC沒有大面積普及開來，是因為受到了三重難題挑戰(zhàn)：

• 成本高：需定制整流器、換流器及電池備份系統(tǒng)（BBU），初期投資遠超傳統(tǒng) UPS；

• 標(biāo)準(zhǔn)碎片化：行業(yè)缺乏統(tǒng)一電壓標(biāo)準(zhǔn)（240V/336V/380V等），廠商設(shè)備互不兼容；

• 改造難度大：需大規(guī)模改造變電站及配電系統(tǒng)，中小型運營商難以承受。

英偉達選擇在這一節(jié)點宣布向800V架構(gòu)轉(zhuǎn)型，是因為AI算力的極速提升下，功率密度面臨極限挑戰(zhàn)，能源效率需求迫切，同時數(shù)據(jù)中心運營商正面臨嚴格的環(huán)保要求。

英偉達坦言，過去更高電壓直流架構(gòu)因技術(shù)與部署挑戰(zhàn)未能普及，如今AI 驅(qū)動的機架密度提升、電源技術(shù)進步及EV充電標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)基礎(chǔ)，正推動其突破瓶頸。部署800V HVDC需應(yīng)對安全規(guī)范、人員培訓(xùn)等新挑戰(zhàn)，英偉達及其合作伙伴正針對傳統(tǒng)變壓器與固態(tài)變壓器（SST）方案的成本與安全性展開研究。

盡管如此，800V的前路依然充滿了挑戰(zhàn)。首先，在技術(shù)層面，對IGBT、SiC、GaN等元器件可靠性要求高，電源設(shè)計復(fù)雜度顯著提升。其次，行業(yè)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，800V需廣泛生態(tài)支持。另外，高壓系統(tǒng)對過流保護、維護人員安全培訓(xùn)提出更高要求。最后，傳統(tǒng)UPS 因成熟度高、成本低仍主導(dǎo)中小型數(shù)據(jù)中心，HVDC滲透率完全取代UPS至少需要5~10年，國內(nèi)廠商產(chǎn)品驗證及量產(chǎn)尚需時間。

目前，行業(yè)面臨的能源危機問題愈發(fā)凸顯。過去十年，數(shù)據(jù)中心機架密度從每機架2 ~4kW穩(wěn)步增至8~12kW。而在過去兩年，受AI需求推動，機架密度飆升至每機架50kW以上，部分甚至超100kW。AI任務(wù)依賴高密GPU，其熱設(shè)計功耗可達1000W以上，遠超CPU的300~500W。據(jù)Gartner預(yù)測，到2027年，40%的現(xiàn)有AI數(shù)據(jù)中心將受限于電力供應(yīng)。此外，AI工作負載需將GPU盡可能密集部署，形成超10萬顆的集群，在狹小空間內(nèi)功率達30MW，不僅計算耗電劇增，冷卻能耗也呈指數(shù)級增長，液冷技術(shù)因此日益主流。

所以，擺在行業(yè)面前有三條路——400V架構(gòu)、800V架構(gòu)、+/-400V架構(gòu)，但三種方案也都各有優(yōu)劣。不過，800V可謂是一步到位，目前來看英偉達的合作伙伴實力都很強大，相信這次押注會徹底改變未來AI電源行業(yè)的格局。

參考文獻

[1]TechInsights：https://mp.weixin.qq.com/s/S4IGOWzlt26A3SNhHYsB6A

[2]IDC圈：https://mp.weixin.qq.com/s/TJNXAfrNOqYN8Z7-AdpZGA

[3]DCD：https://www.datacenterdynamics.com/en/marketwatch/the-path-to-power/

[4]電子電力實驗室:https://mp.weixin.qq.com/s/lNQmIaTtfE9rA6ABMfQB8Q

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