数据中心缺电，英伟达又有新动作！

电子发烧友网报道（文/李弯弯）近日，英伟达宣布将举办一场私人峰会，邀请聚焦数据中心电力问题的初创公司参会，共同应对可能阻碍人工智能发展的电力难题。当下，大模型训练与推理对算力的需求呈指数级增长，数据中心的能耗问题愈发突出。国际能源署数据显示，全球数据中心电力消耗占全球总用电量的1% - 2%，在AI密集部署地区，这一比例更高。生成式AI的爆发更是让情况雪上加霜，单个大型AI模型训练的能耗堪比数百户家庭一年的用电量。

此外，电网基础设施更新滞后、可再生能源供给不稳定、高峰时段电力调配困难等问题，使数据中心常常面临供电不足、限电停机的风险。美国得州曾因极端天气导致电网崩溃，中国部分地区也对高耗能数据中心实施用电配额管理。在这场能源危机面前，作为AI算力核心提供者的英伟达，必然是希望通过举办峰会汇聚各方智慧，探索破局之法。

800V直流供电：开启数据中心能源新革命

在最近的OCP全球峰会上，英伟达发布800V直流白皮书，为AI数据中心的供电路线图指明了方向。传统数据中心大多采用交流供电，需经变压器降压、整流为直流后供服务器使用，过程中多次能量转换，整体能效仅85% - 90%。而英伟达推动的800V高压直流（HVDC）供电系统，可直接将电网高压直流电输送至服务器机柜，减少中间环节，将供电效率提升至95%以上。

800V直流供电系统的优势十分显著。英伟达白皮书显示，与415V交流系统相比，在相同线规下，其可承载超过150%的功率。三线制直流布线还能节省材料，简化安装与维护流程。

为推动该架构广泛应用，英伟达携手多家顶尖供应商，提供SiC/GaN高效器件，支持高压、高效率电源转换。台达电子等电力系统组件领域的佼佼者，为其广泛应用奠定了基础。在中国本土供应链中，苏州英诺赛科是全球首家量产8英寸硅基氮化镓晶圆的公司，也是国内唯一入选英伟达800V架构供应商名录的芯片企业；深圳麦格米特是英伟达GB200电源独家代工商，产品兼容性和效率出色；领裕国际也凭借专业能力成为关键供应商。

按照英伟达的技术路线规划，800V直流供电架构的推广将分三阶段进行：先在现有机房增设800VDC电源柜；再实现交流与直流混合架构；最终实现完全直流化，构建完整的直流供电链路。

多维度创新：全方位攻克供电瓶颈

AI数据中心的供电系统是一个复杂精密的链条，涉及电网接入与配电、UPS不间断电源系统、PDU（电源分配单元）、服务器电源模块、芯片级供电管理等多个关键环节，每个环节都存在能效瓶颈和优化空间。

当前，电网接入与配电面临诸多挑战。传统交流电网的波动性和峰值压力，难以匹配AI负载持续高功耗的特性。为此，有多种应对方案：引入微电网系统，结合本地光伏、储能电池和柴油发电机，实现能源自治；与电网公司合作参与需求响应计划，在电价低谷时集中运算，减轻电网压力；部署智能配电管理系统，如AI驱动的负荷预测与调度平台，动态调整机柜供电优先级。

在UPS系统方面，传统铅酸电池UPS存在响应慢、寿命短、维护成本高的缺点。新型方案应运而生，如锂电UPS、飞轮储能和氢燃料电池。微软已在部分数据中心测试氢燃料电池作为主电源，实现了零碳排放且续航能力强。模块化UPS设计可按需扩容，避免能源浪费，也成为行业趋势。

在PDU与服务器电源模块层面，提升转换效率是关键。800V直流供电在此取得了突破，采用GaN和SiC等宽禁带半导体材料制造电源转换器，可降低开关损耗，提升高频工作效率。谷歌定制服务器全面采用高效电源模块，效率超过96%，还开源设计推动行业进步。

芯片级供电管理是最精细也是最关键的节能战场。现代AI芯片功耗高达数百瓦，且负载波动剧烈，传统的固定电压供电方式极易造成能源浪费。为此，多家芯片企业推出了创新方案。

英伟达在其H100和B200 GPU中引入动态电压频率调节（DVFS） + 精细粒度电源门控技术，根据计算任务实时调整核心电压与频率，非活跃单元自动断电，实现“按需供电”。同时，通过NVLink - C2C互连技术优化芯片间通信能效，减少无效功耗。

AMD在其MI300系列AI加速器中采用3D V - Cache堆叠与先进封装技术，缩短数据传输路径，降低功耗。同时，集成专用电源管理单元（PMU），支持多级休眠模式，在空闲时将功耗降至最低。

谷歌自研的TPU（张量处理单元）从架构层面进行重构，采用脉动阵列（Systolic Array）设计，数据流驱动计算，极大减少了数据搬运带来的能耗。最新一代TPU v5p能效比相比传统GPU提升达3倍。

寒武纪MLU370系列支持多精度计算切换，在推理任务中自动降精度运行以节省电力；壁仞BR100芯片采用“异构融合架构”，将计算、存储、供电管理集成于单芯片，减少外部供电损耗。

针对AI数据中心的“电力短缺”与“供电瓶颈”，电源管理芯片和功率半导体厂商也从材料、架构、控制算法三方面进行创新。

在材料方面，传统硅基芯片难以满足需求，氮化镓（GaN）允许电源高频工作，可缩小体积、降低损耗；碳化硅（SiC）耐压耐热性强，适合服务器电源前端，降低高压端传导损耗。如纳微半导体推出GaNFast™芯片，4.5kW服务器电源方案效率超过97%，提升了算力供电能力；德州仪器推出基于GaN的集成电源模块，与英伟达合作开发支持800VDC架构芯片。

在架构方面，芯片级供电将电压调节模块移至处理器附近，减少电阻损耗；数字电源管理用数字信号处理器取代模拟控制，实时监控调整输出。例如，PowerLattice提出“电源芯片组”概念，集成电源管理功能，降低系统功耗；德州仪器推出双相智能功率级，减少PCB面积、提高电流输送能力。

在控制策略上，自适应电压缩放（AVS）技术中，芯片传感器实时监测负载，动态调整电压，消除“电压裕量”浪费。AMD处理器广泛支持该技术，配合矽力杰方案实现全链路动态调节。系统级方案中，800V高压直流（HVDC）优势显著，可降低传输损耗和铜材用量。SuperX Digital Power发布Panama - 800VDC架构，系统效率提升至98.5%；芯朋微针对800V系统推出相关芯片，解决高压侧控制与供电难题。

除芯片级优化外，行业还在探索更多前瞻的解决方案，以进一步破解数据中心能源困局。从系统层面看，液冷冷却技术的普及间接缓解了电力压力。传统风冷效率低，需大量空调制冷，耗电巨大，而液冷可将散热能耗降低40%以上，使更多电力用于实际计算。目前，英伟达、阿里云、腾讯均已部署大规模液冷数据中心。

写在最后

应对数据中心电力短缺，未来不能仅依赖单一技术的突破，而需构建“绿色算力生态系统”，从芯片设计、服务器架构、供电系统到冷却方案、能源来源，进行全面协同优化。此外，近段时间不少国内外企业开始探索在太空建设数据中心，也不失为一种另外角度的探索。英伟达即将举办电力短缺峰会，意在通过汇聚全球智慧，共同探索破解数据中心能源困局的可行方案，期待参会企业能碰撞出新的思路。