NVIDIA 采用纳微半导体开发新一代数据中心电源架构 800V HVDC 方案，赋能下一代AI兆瓦级算力需求

全球 AI 算力基础设施革新迎来关键进展。近日，纳微半导体（Navitas Semiconductor, 纳斯达克代码：NVTS）宣布参与NVIDIA 英伟达（纳斯达克股票代码: NVDA) 下一代800V HVDC电源架构开发，旗下GaNFast™氮化镓和GeneSiC™碳化硅技术将为Kyber机架级系统内的Rubin Ultra等GPU提供电力支持。
 
NVIDIA推出的下一代800V HVDC架构，旨在为未来AI的计算负载提供高效、可扩展的电力传输能力，实现更高可靠性、更优效率并简化基础设施设计。
 
现行的数据中心普遍采用传统的54V机架内部配电架构，仅能支撑数百千瓦（kW）的负载。该架构依赖体积庞大的铜制母线将低压电力从电源模块传输至计算单元。然而，当功率需求超过200kW时，该架构受限于功率密度、铜材用量和系统效率等方面的物理极限。
 
为满足日益增长的AI算力需求，现代AI数据中心需配置吉瓦（GW）级供电系统。NVIDIA创新性地采用固态变压器（SST）和工业级整流器，在数据中心外直接将13.8kV交流电转换为800V高压直流，省去多级AC/DC和DC/DC变换环节，显著提升能效与可靠性。
 
得益于800V高压直流的高电压特性，在相同功率传输要求下，可通过降低电流强度使铜缆直径减少最高45%。传统54V直流系统若需支持兆瓦级机架，将消耗超过200公斤铜材，这无法满足吉瓦级下一代AI数据中心的可持续发展。
 
800V高压直流无需额外配置AC-DC变换器，就可直接为IT机架供电，通过DC-DC变换器降压后为包括Rubin Ultra在内的GPU供电。
 
纳微半导体凭借氮化镓与碳化硅技术，已在AI数据中心供电解决方案领域确立领先地位。高功率GaNSafe™氮化镓功率芯片集成了控制、驱动、感测以及关键的保护功能，使其在高功率应用中具备了前所未有的可靠性和鲁棒性。作为全球氮化镓功率芯片的安全巅峰，GaNSafe具有短路保护（最大延迟350ns）、所有引脚均有2kV ESD保护、消除负栅极驱动并具备可编程的斜率控制。所有这些功能都仅通过芯片4个引脚实现，使得封装可以像一个分离的氮化镓HEMT一样被处理，不需要额外的VCC引脚。
 
在二次侧DC-DC变换领域，纳微半导体推出80-120V的中压氮化镓功率器件，专为输出48V-54V的AI数据中心电源优化设计，可实现高速、高效、低占板面积的功率转换。
凭借着在碳化硅领域的20年技术创新积累，纳微GeneSiC™独家的“沟槽辅助平面栅”技术可提供业界领先的温度特性，为功率需求高、可靠性要求高的应用提供高速、低温升运行的功率转换方案。第三代快速碳化硅MOSFET相较同类产品不仅效率显著提升，外壳温度也低25°C，同时使用寿命长3倍。
 
纳微GeneSiC™️碳化硅产品覆盖650V至6.5kV超高压全电压范围，已在多个兆瓦级储能并网逆变器项目中成功应用。
 

图1 纳微氮化镓与碳化硅技术打造电网到GPU的完整电力传输链路

 
2023年8月，纳微半导体推出了一款高速、高效的3.2kW CRPS电源，相较传统硅基方案体积缩小40%，适用于AI与边缘计算场景。随后发布的4.5kW CRPS电源实现137W/in³功率密度与超97%效率。2024年11月，纳微推出全球首款8.5kW AI数据中心电源，采用氮化镓与碳化硅技术实现98%效率，符合开放计算项目（OCP）和开放机架v3（ORv3）标准。此外，纳微自研的IntelliWeave数字控制技术，与GaNSafe功率器件和第三地快速碳化硅MOSFET结合，能使PFC峰值效率高达99.3%，而功率损耗较现有方案降低30%。在5月21日Computex台北国际电脑展期间，纳微举办了“AI科技之夜”，全球首发了12kW AI数据中心电源解决方案。
 
纳微半导体首席执行官兼联合创始人Gene Sheridan表示：“纳微很荣幸能够参与到NVIDIA 800V HVDC的架构建设当中。我们在高功率氮化镓与碳化硅领域的创新已开拓多个全球首例，并成功切入AI数据中心与电动汽车等新兴市场。全面的产品组合使我们能够支持NVIDIA从电网到GPU的800V HVDC完整电力基建。衷心的感谢NVIDIA对我们技术实力与推动数据中心供电革新的认可。”
 
NVIDIA 800V HVDC架构可让端到端能效提升5%，降低70%的维护成本（由于电源故障减少），并借助HVDC与IT机架直连技术显著降低冷却成本。”