現(xiàn)在，對(duì)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(jí)。

之所以提高電壓，是因?yàn)槠囆枰斓某潆娝俣?，同時(shí)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(jī)架多為48V/54V。隨著IT機(jī)架電力需求突破200kW并向MW級(jí)規(guī)模演進(jìn)，空間約束與母線（busbar）可擴(kuò)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(jì)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(dòng)數(shù)據(jù)中心向+/-400VDC演進(jìn)。英偉達(dá)則更為激進(jìn)，聯(lián)合一眾電源大廠，共同開發(fā)推進(jìn)另一條對(duì)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(jī)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(dá)的800V誰來做

根據(jù)英偉達(dá)的說法，從2027年開始，NVIDIA（英偉達(dá)）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(jī)架。為了加速采用，英偉達(dá)正在與整個(gè)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(tái)達(dá)、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(dá)（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(gè)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(jìn)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(shí)，正在加速實(shí)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(dá)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(jī)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(dá)選中，參與其 800V HVDC 架構(gòu)計(jì)劃。我們?cè)诖蠊β实壓吞蓟杓夹g(shù)上的最新創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)全球首創(chuàng)，并為 AI 數(shù)據(jù)中心和電動(dòng)汽車等市場(chǎng)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(dá)從電網(wǎng)到 GPU 的 800V HVDC 基礎(chǔ)設(shè)施。感謝英偉達(dá)認(rèn)可我們的技術(shù)和推動(dòng)下一代數(shù)據(jù)中心電力傳輸?shù)某兄Z?！?/p>

5月21日，臺(tái)達(dá)宣布面對(duì) AI 計(jì)算不斷增長的電力需求，臺(tái)達(dá)還推出創(chuàng)新的800V高壓直流（HVDC）電源架構(gòu)，以及強(qiáng)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(tái)達(dá)旨在優(yōu)化AI時(shí)代的能源效率，推動(dòng)可持續(xù)的AI未來。

5月21日，維諦技術(shù)確認(rèn)，其戰(zhàn)略與英偉達(dá)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(shí)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(jì)劃于2026 年下半年發(fā)布，隨后在NVIDIA Kyber和NVIDIA Rubin Ultra平臺(tái)推出，為面向未來的設(shè)計(jì)鋪平了道路。

維諦技術(shù)在直流電源領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)可追溯至二十多年來對(duì)±400 VDC 架構(gòu)的部署，并通過 2000 年代初的戰(zhàn)略收購進(jìn)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(fù)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(jì)、部署和運(yùn)行領(lǐng)域的可信領(lǐng)導(dǎo)者，在規(guī)?；芰Αa(chǎn)品矩陣和長期可維護(hù)性方面均經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證。

5月23日，德州儀器 （TI） 宣布將與英偉達(dá)（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(kuò)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(gè)重大挑戰(zhàn)。如今，TI在電源轉(zhuǎn)換方面的專業(yè)知識(shí)與NVIDIA的AI 專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，使800V高壓直流架構(gòu)能夠支持對(duì)AI計(jì)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(jì)算需求增長，電力需求已提升至千兆瓦（GW）級(jí)，單個(gè)IT機(jī)架功率預(yù)計(jì)從當(dāng)前100kW躍升至未來1MW 以上。如今AI工廠的機(jī)架依賴54V直流配電，笨重的銅母線將電力從機(jī)架式電源架傳輸至計(jì)算托盤，當(dāng)機(jī)架功率超過200kW時(shí)，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(jī)架需配備多達(dá)8個(gè)電源架為 MGX 計(jì)算和交換機(jī)架供電。若沿用54V DC配電，僅電源架就可能占用Kyber機(jī)架高達(dá)64U的空間，導(dǎo)致計(jì)算空間被擠壓。在GTC 2025上，NVIDIA展示的800 V sidecar方案，可在單個(gè)Kyber機(jī)架中為576個(gè)Rubin Ultra GPU供電，而傳統(tǒng)方案需為每個(gè)計(jì)算機(jī)架配置獨(dú)立電源機(jī)架，進(jìn)一步加劇空間浪費(fèi)；

• 銅材過載：?jiǎn)蝹€(gè)1MW機(jī)架若采用54V DC配電，需消耗高達(dá)200kg銅母線，僅單個(gè) 1GW數(shù)據(jù)中心的機(jī)架母線銅耗就可能達(dá)50萬噸，傳統(tǒng)技術(shù)在GW級(jí)數(shù)據(jù)中心場(chǎng)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(diǎn)，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(dá)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(jí)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(gè)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(shí)，基于更高電壓等級(jí)，相同功率可通過更低電流傳輸，銅線厚度減少達(dá)45%，從根本上降低銅材消耗、電流損耗和熱負(fù)荷。

該架構(gòu)支持800V HVDC直接為IT機(jī)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(jiǎn)化了電源鏈結(jié)構(gòu)，又通過集中式設(shè)計(jì)釋放服務(wù)器機(jī)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(jī)架實(shí)施方面，通過采用直接800 V輸入，計(jì)算機(jī)機(jī)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(jí)。這些機(jī)架接受兩個(gè)導(dǎo)體800 V饋電，并利用計(jì)算機(jī)架中的 DC/DC轉(zhuǎn)換來驅(qū)動(dòng)GPU設(shè)備。消除機(jī)架級(jí)AC/DC轉(zhuǎn)換元件可釋放寶貴的空間以獲得更多計(jì)算資源，從而實(shí)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(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，同時(shí)提高了性能。

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

此前，在GTC 2025上，臺(tái)達(dá)也展示了相關(guān)方案。臺(tái)達(dá)表示，隨著處理器的功耗越來越高，機(jī)架中已經(jīng)沒有額外的空間給power shelf，BBU、超級(jí)電容或者PCS之類的升級(jí)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(gè)供電單元中，解決了數(shù)據(jù)中心輸配電挑戰(zhàn)。

根據(jù)臺(tái)達(dá)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但由于電壓較高內(nèi)部損耗更低，整體效率可以達(dá)到98%+的水平。從具體的結(jié)構(gòu)來看，臺(tái)達(dá)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(jì)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(jì)約90kw，整體效率高達(dá)98.5%以上。

圖表：Power rack側(cè)的Powershelf拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

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

最后總結(jié)一下，這個(gè)方案講個(gè)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(jiǎn)單的，但對(duì)器件的應(yīng)力要求可就高了去了，這對(duì)芯片廠商無疑是一次挑戰(zhàn)。

高壓直流的復(fù)興

事實(shí)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(shí)測(cè)試了240V~336V方案。

但那時(shí)候，之所以HVDC沒有大面積普及開來，是因?yàn)槭艿搅巳仉y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(yuǎn)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(yùn)營商難以承受。

英偉達(dá)選擇在這一節(jié)點(diǎn)宣布向800V架構(gòu)轉(zhuǎn)型，是因?yàn)锳I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(shí)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商正面臨嚴(yán)格的環(huán)保要求。

英偉達(dá)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(dòng)的機(jī)架密度提升、電源技術(shù)進(jìn)步及EV充電標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)基礎(chǔ)，正推動(dòng)其突破瓶頸。部署800V HVDC需應(yīng)對(duì)安全規(guī)范、人員培訓(xùn)等新挑戰(zhàn)，英偉達(dá)及其合作伙伴正針對(duì)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(duì)IGBT、SiC、GaN等元器件可靠性要求高，電源設(shè)計(jì)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(duì)過流保護(hù)、維護(hù)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(yàn)證及量產(chǎn)尚需時(shí)間。

目前，行業(yè)面臨的能源危機(jī)問題愈發(fā)凸顯。過去十年，數(shù)據(jù)中心機(jī)架密度從每機(jī)架2 ~4kW穩(wěn)步增至8~12kW。而在過去兩年，受AI需求推動(dòng)，機(jī)架密度飆升至每機(jī)架50kW以上，部分甚至超100kW。AI任務(wù)依賴高密GPU，其熱設(shè)計(jì)功耗可達(dá)1000W以上，遠(yuǎn)超CPU的300~500W。據(jù)Gartner預(yù)測(cè)，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(fù)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(dá)30MW，不僅計(jì)算耗電劇增，冷卻能耗也呈指數(shù)級(jí)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(dá)的合作伙伴實(shí)力都很強(qiáng)大，相信這次押注會(huì)徹底改變未來AI電源行業(yè)的格局。

參考文獻(xiàn)

[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(shí)驗(yàn)室:https://mp.weixin.qq.com/s/lNQmIaTtfE9rA6ABMfQB8Q

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