数据中心电力架构革命！英伟达强推800V HVDC，2年后量产

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）最近英伟达在COMPUTEX 2025上宣布，从2027年开始率先将数据中心机架电源从54V往800V HVDC过渡，通过高压架构以支持1MW以上的数据中心IT机架。

从54V到800V，为什么突然要推动如此大的电压跨度升级？英伟达官方也作出了解释。

目前AI数据中心机架依赖于54V电源，但当机架功率超过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配电，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配电系统中，会有多个重复的AC/DC转换过程，导致转换效率低下，并可能增加故障点。

图源：英伟达、电子发烧友

在英伟达的800V HVDC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 HVDC，消除了大多数中间转换步骤。这种简化的方法可更大限度地减少在多个AC/DC和DC/DC转换期间的能源损失。

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。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。

图源：英伟达

另一方面，从800V DC配电到GPU端的12V，只需要在机架内的DC/DC进行转换，消除了机架内的AC/DC转换部分，可以大幅增加机架内的空间利用率，以容纳更多计算资源，或提高散热效率。

总结下来，800V HVDC将端到端的能效提升高达5%；同时由于PSU故障率减少，降低了维护人工成本，维护成本最多降低70%；机架内无需配置AC/DC PSU，能有效降低散热费用。

英伟达表示，800V HVDC配电架构是面向未来的AI基础设施，并将在2027年与英伟达Kyber机架级系统同步投产。

更高的电压架构，带来的是从系统到元器件的大规模变革。过去一年多时间里，我们看到第三代半导体，包括GaN和SiC都在积极导入到数据中心，帮助电源模块实现更高的功率密度，以在有限空间内提供更高的功率输出。

那么在从54V跨越到800V，如此大的电压跨度中，GaN和SiC在这个过程中毫无疑问会有更多的机会。

英伟达也宣布了800 V HVDC数据中心配电系统生态的主要行业合作伙伴名单：

芯片供应商：英飞凌、MPS、纳微半导体、罗姆、ST、TI；
电力系统组件：台达电子、Flex Power、Lead Wealth、光宝科技、麦格米特电气
数据中心电力系统：伊顿、施耐德电气、维谛技术

另外有消息称，国内头部功率GaN厂商，也已经导入到英伟达数据中心电源供应链。我们可以肯定的是，随着英伟达推动对数据中心配电系统的革命，整个行业将会在未来几年里快速跟进，相关三代半厂商将会迎来前所未有的数据中心市场机会。