在今年5月份的COMPUTEX 2025上,英伟达宣布将推动数据中心电源架构往800V DC发展,为未来千兆瓦级数据中心提供电力支持,并公布了一系列合作伙伴名单。而刚刚开幕的2025 OCP全球峰会上,英伟达与富士康宣布将联手导入800V DC架构,率先在高雄K-1数据中心项目中落地,并作为一个展示平台。

同时英伟达也更新了800V DV架构的合作伙伴名单,相比5月的名单新增了多家公司。

芯片供应商:ADI、万国半导体(AOS)、EPC、英飞凌、英诺赛科、MPS、纳微半导体(Navitas)、
安森美半导体(onsemi)、Power Integrations、瑞萨电子(Renesas)、立锜科技(Richtek)、罗姆半导体(ROHM)、意法半导体、德州仪器。

电力系统组件供应商:贸联(BizLink)、台达电子、伟创力(Flex)、通用电气弗诺瓦(GE Vernova)、Lead Wealth(领裕国际,领益智造子公司,惠州比亚迪电子控股股东)、光宝科技、麦格米特电气。

数据中心电力系统供应商:ABB、伊顿(Eaton)、通用电气弗诺瓦(GE Vernova)、Heron Power、日立能源(Hitachi Energy)、三菱电机、施耐德电气、西门子、维谛技术(Vertiv)。

800V DC的重要意义

目前AI数据中心机架内依赖于54VDC供电,通过铜母线将电力从机架内的电源单元输送到 IT 负载。但54V DC的设计初衷是面向功率较低的传统机架,当机架功率超过200kW时,电源就开始达到物理极限。

物理极限来自三个方面,一是空间限制。据英伟达介绍,目前NVIDIA GB200 NVL72或NVIDIA GB300 NVL72配备多达八个电源架,为MGX计算和交换机架提供电力支持。如果在未来MW级别的机架中,使用相同的54V DC直流配电,意味着电源架将消耗高达64 U的机架空间,几乎没有留给计算卡的空间。所以在GTC 2025大会上,NVIDIA就展示了一台800 V的系统,可在单个Kyber机架中为576个Rubin Ultra GPU提供电力支持。

第二是铜缆的重量,英伟达估算,在一个1MW的机架中使用54V DC电源,需要多达200kg的铜缆;如果在一个1GW的数据中心内,机架式母线铜缆就要用到50万吨铜。铜缆重量和成本,都是数据中心不可承受的。

最后是转换效率。在当前54V机架电源系统中,会有多个反复的AC/DC转换过程,导致转换效率低下,并可能增加故障点。因为数据中心的电力来源是市电13.8kV AC,降压成415V AC后在数据中心机房内的作为母线,再将电力分配到各个机架中。

这个过程就需要经过多次交直流转换,以及降压,415V AC母线进入机架后,先要通过AC-DC转换成54V DC,再进入机架内的配电环节,通过DC-DC为主板等提供12V供电。
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那么在英伟达的800V DC架构中,通过使用工业级整流器,在数据中心周边就将13.8 kV 交流电网输入直接转换为800 V DC,并作为数据中心机房母线,消除了大多数中间转换步骤。首先是减少了415V AC转换为54V DC的部分,机架可以直接导入800V DC。

这种方法还显著减少了电源链中需要的带风扇的电源单元 (PSU) 的数量,从传统的占用64U降低到8U。更少的PSU和风扇可提高系统可靠性、降低散热并提高能效,从而使HVDC配电成为现代数据中心更有效的解决方案,并显著减少组件总数。

通过单步AC/DC转换,该系统可受益于更直接、更高效的电源流,从而降低电气复杂性和维护需求。要全面提供可能的过流保护可靠性和维护收益,仍需要创新。HVDC还可降低传输损失并提供更好的电压稳定性,确保向关键基础设施持续供电,同时降低铜缆成本和总体材料成本。这种设计可以提高运营效率,同时简化数据中心电源架构。

多家厂商推出800V DC方案

目前多家电源系统厂商已经推出了面向数据中心800V DC架构的电源模块。台达作为电源解决方案龙头,率先推出800V HVDC 电源系统与固态变压器(SST)原型机,颠覆传统数据中心的 “多阶降压” 逻辑,其 SST 支持 10-34.5kV 中压输入,可直接将电网电力转换为 800V DC,省去传统架构中的工频变压器与 415V AC 母线环节,系统效率提升 5%。同时,台达模块化电源架(Power Rack)单柜功率达 570kW,采用浸没式液冷技术将温度控制在 80°C 以下,可直接匹配兆瓦级机架的供电需求。

麦格米特推出800V/570kW Side Rack 电源模块,采用SiC 器件实现 98% 转换效率,功率密度达 640W/in³,仅需 8U 空间即可满足 1MW 机架的供电需求,较传统方案释放 80% 的机架空间。该模块已通过 NVIDIA 兼容性测试,可与 Kyber 机架无缝集成,预计 2026 年进入量产阶段。

维谛技术瞄准 2027 年 Kyber 机架量产节点,推出NetSure 800 系列直流电源系统,涵盖集中式整流器、800V DC 母线槽与机架级 DC/DC 转换器。该系统预留储能接口,可直接对接锂电池储能模块,应对 GPU 负载的秒级波动;同时,其散热设计与 Kyber 机架的液冷系统深度协同,避免电源模块与计算单元的 “热冲突”,保障整机稳定性。

器件端,在800V DC架构中,SiC和GaN等功率器件成为了新的核心之一,需要用到1200V耐压以上的器件。其中1200V及以上的GaN器件,目前在英伟达的合作伙伴名单中,英飞凌、英诺赛科、PI等都已经推出相关产品。

PI在近期的白皮书中表示,其1250V和1700V的PowiGaN技术可完美匹配800V DC AI数据中心应用的辅助电源需求;英诺赛科表示,公司可提供从800V到1V的全链路解决方案,这使英诺赛科成为唯一有能力为所有转换阶段提供全GaN功率解决方案的供应商,从容应对未来架构为满足更高功率需求的演变。

从芯片到系统,从国际巨头到国内新锐,800V DC 架构的产业链已进入量产倒计时。这一技术不仅是解决 AI 数据中心功率瓶颈的关键,更将推动数据中心向绿色高效转型 。随着 2027年NVIDIA Kyber机架的量产,800V DC 将正式开启数据中心的“兆瓦级时代”。

文章来自:电子发烧友

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作者 yinhua

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