英伟达携手多方势力，推进 AI 数据中心 800V HVDC 架构落地

在当今科技飞速发展的时代，汽车和 AI 数据中心领域都在经历着一场电源架构的变革。现在，对于汽车来说，800V 架构几乎已经成了标配，甚至有车企将高压母线提高到了 1000V 这一等级。提高电压的原因在于汽车需要更快的充电速度，同时在相同功率下，800V 架构的电流相比 400V 架构减半。根据焦耳定律 Q=I²Rt，电流越小，热损耗就越小，从 800V 到 400V 热损耗能降低至原来的四分之一。所以，800V 架构不仅更省电，还能使温度更好控制，大大提升了能量利用效率。

在 AI 数据中心领域，传统机架多为 48V/54V。随着 IT 机架电力需求突破 200kW 并向 MW 级规模演进，空间约束与母线（busbar）可扩展性问题，使得 48V/54V 供电模式的局限性日益凸显。为突破这些瓶颈，行业正加速探索高压直流（HVDC）架构。

最近，巨头们纷纷宣布自己的计划。谷歌、微软、亚马逊、Meta 等巨头开始借鉴最初为 EV 开发的技术，更保守地推动数据中心向 +/-400VDC 演进。而英伟达则更为激进，联合一众电源大厂，共同开发推进另一条对器件应力要求更高的 AI 电源架构路线 ——800V HVDC（高压直流电）架构，并准备在 2027 年与 NVIDIA Kyber 机架系统同步量产。可以说，在 AI 数据中心，也要掀起 800V 的革命了。

英伟达的 800V 谁来做

根据英伟达的说法，从 2027 年开始，NVIDIA（英伟达）正在引领向 800V HVDC 数据中心电力基础设施的过渡，以支持 1MW 及以上的 IT 机架。为了加速采用，英伟达正在与整个数据中心电气生态系统中的主要行业合作伙伴合作，其中包括芯片提供商如 Infineon（英飞凌）、MPS（芯源系统）、TI（德州仪器）、ST（意法半导体）、ROHM（罗姆）、Navitas（纳微半导体）；电源系统组件方面有台达、Flex Power（伟创力）、Lead Wealth、LiteOn（光宝）、Megmeet（麦格米特）；数据中心电力系统则有伊顿、施耐德电气、维谛技术（Vertiv）。

紧接着，厂商们便纷纷官宣合作进展。5 月 20 日，英飞凌（Infineon）宣布与英伟达（NVIDIA）合作，正在开发基于新架构的下一代电源系统，该架构具有 800V 高压直流电（HVDC）集中发电能力。新的系统架构显著提高了整个数据中心的节能配电，并允许直接在服务器主板内的 AI 芯片（图形处理单元，GPU）上进行电源转换。英飞凌在基于所有相关半导体材料硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的从电网到核心的功率转换解决方案方面拥有丰富的专业知识，正在加速实现全尺寸 HVDC 架构的路线图。

5 月 21 日，纳微半导体宣布其 GaN 和 SiC 技术已被选中支持英伟达的 800V HVDC 数据中心电源基础设施，以支持 1MW 及更高的 IT 机架。纳微半导体是基于氮化镓和碳化硅技术的 AI 数据中心解决方案的领先者。纳微半导体首席执行官兼联合创始人 Gene Sheridan 表示：“我们很荣幸被英伟达选中，参与其 800V HVDC 架构计划。我们在大功率氮化镓和碳化硅技术上的最新创新实现了多项全球首创，并为 AI 数据中心和电动汽车等市场带来了新的变革。凭借广泛的产品组合，我们能够支持英伟达从电网到 GPU 的 800V HVDC 基础设施。感谢英伟达认可我们的技术和推动下一代数据中心电力传输的承诺。”

同日，台达宣布面对 AI 计算不断增长的电力需求，台达还推出创新的 800V 高压直流（HVDC）电源架构，以及强化电网韧性的微电网解决方案。通过从电网到芯片的电源与热管理解决方案布局，台达旨在优化 AI 时代的能源效率，推动可持续的 AI 未来。

同样在 5 月 21 日，维谛技术确认，其战略与英伟达宣布的 AI 路线图保持一致，为下一代以 AI 为中心的数据中心部署 800V DC 电源架构，同时确保电源和散热基础设施的部署比 GPU 迭代超前一代。维谛技术的 800V DC 电源产品组合计划于 2026 年下半年发布，随后在 NVIDIA Kyber 和 NVIDIA Rubin Ultra 平台推出，为面向未来的设计铺平了道路。维谛技术在直流电源领域的经验可追溯至二十多年来对 ±400VDC 架构的部署，并通过 2000 年代初的战略收购进一步拓展。这些解决方案为全球电信网络、集成微电网和关键任务设施中的关键负载提供支持。这一基础使维谛技术成为高压直流架构安全设计、部署和运行领域的可信领导者，在规模化能力、产品矩阵和长期可维护性方面均经实践验证。

5 月 23 日，德州仪器（TI）宣布将与英伟达（NVIDIA）合作，为数据中心服务器的 800V 高压直流（HVDC）配电系统开发电源管理和传感技术。新的电源架构为更具可扩展性和可靠性的下一代 AI 数据中心铺平了道路。根据 TI 的解释，AI 数据中心正在将功率极限推向以前难以想象的水平。几年前，我们面临的 48V 基础设施是下一个重大挑战。如今，TI 在电源转换方面的专业知识与 NVIDIA 的 AI 专业知识相结合，使 800V 高压直流架构能够支持对 AI 计算的空前需求。

读懂 800V 的里子

现代 AI 数据中心因 AI 计算需求增长，电力需求已提升至千兆瓦（GW）级，单个 IT 机架功率预计从当前 100kW 跃升至未来 1MW 以上。如今 AI 工厂的机架依赖 54V 直流配电，笨重的铜母线将电力从机架式电源架传输至计算托盘，当机架功率超过 200kW 时，传统架构面临多重物理限制。

空间瓶颈方面，以 NVIDIA GB200/GB300 NVL72 为例，其机架需配备多达 8 个电源架为 MGX 计算和交换机架供电。若沿用 54V DC 配电，仅电源架就可能占用 Kyber 机架高达 64U 的空间，导致计算空间被挤压。在 GTC 2025 上，NVIDIA 展示的 800V sidecar 方案，可在单个 Kyber 机架中为 576 个 Rubin Ultra GPU 供电，而传统方案需为每个计算机架配置独立电源机架，进一步加剧空间浪费。

铜材过载问题也十分突出，单个 1MW 机架若采用 54V DC 配电，需消耗高达 200kg 铜母线，仅单个 1GW 数据中心的机架母线铜耗就可能达 50 万吨，传统技术在 GW 级数据中心场景下显然不可持续。

效率损耗上，传统架构中重复的 AC/DC 转换不仅耗能，还增加故障点，整体电源链效率低下。

图:当前数据中心电源架构

英伟达提出的 800V 高压直流（HVDC）架构通过集中式电力传输模式突破了上述限制。在数据中心边缘利用固态变压器（SST）和工业级整流器，将 13.8kV 交流电网电源直接转换为 800V HVDC，省去传统架构中多个 AC/DC 和 DC/DC 转换环节，使端到端电源效率提升 5%。同时，基于更高电压等级，相同功率可通过更低电流传输，铜线厚度减少达 45%，从根本上降低铜材消耗、电流损耗和热负荷。

该架构支持 800V HVDC 直接为 IT 机架供电（无需额外 AC/DC 转换器），再通过 DC/DC 转换器降压至适配 GPU 的低电压（如为 Rubin Ultra 等芯片供电），既简化了电源链结构，又通过集中式设计释放服务器机架内的空间约束。这种方法还显著减少了电源链中所需的带有风扇的电源单元（PSU）的数量。更少的PSU和风扇可以提高系统可靠性、降低散热并提高能源效率，使HVDC配电成为现代数据中心的更有效解决方案，并显著减少组件总数。

图:NVIDIA 800 V HVDC 架构可最大限度地减少能量转换

在 IT 机架实施方面，通过采用直接 800V 输入，计算机机架可以有效地处理电力输送，而无需依赖集成的 AC/DC 转换级。这些机架接受两个导体 800V 馈电，并利用计算机架中的 DC/DC 转换来驱动 GPU 设备。消除机架级 AC/DC 转换元件可释放宝贵的空间以获得更多计算资源，从而实现更高密度的配置并提高冷却效率。与需要额外电源模块的传统 AC/DC 转换相比，直接 800V 输入简化了设计，同时提高了性能。

图:将800 V HVDC 分配到IT机架，并将DC/DC转换为GPU的12 V

台达在 GTC 2025 上也展示了相关方案。台达表示，随着处理器的功耗越来越高，机架中已经没有额外的空间给 power shelf，BBU、超级电容或者 PCS 之类的升级空间也越来越小。正因此，新一代架构中直接将这些电源相关的组件统一分配到一个供电单元中，解决了数据中心输配电挑战。

根据台达的方案，Powershelf 同样分为 Power rack 侧和 IT rack 侧的两类产品。

1.Power rack 侧的 power shelf：其将 PDU 侧 480Vac 转化为 800Vdc 输出，其内部仍然是采用了经典的 Vienna PFC + LLC 拓扑结构，但由于电压较高内部损耗更低，整体效率可以达到 98% + 的水平。从具体的结构来看，台达的方案为一套 Power rack 侧的 power shelf 由两组 27.5kw 的 PSU 组成，综合功率共计 55kw。

2.IT rack 侧的 power shelf：其将前端的 800V 直流电转化为 50V 的直流电供给至后端的 DCDC 模组。从具体结构来看，单层由 6 组 15kw 的 PSU 组成，合计约 90kw，整体效率高达 98.5% 以上。

这个方案简单来说就是电网输送过来的 13.8 kV 交流电直接转换为 800V HVDC，再转换为 54V 直流电最后转换成 12V 电输送给 GPU。当然，实际操作起来并非易事，对器件的应力要求极高，这对芯片厂商无疑是一次巨大的挑战。

高压直流的复兴

事实上，高压直流（HVDC）并非新技术，2000 年代数据中心行业已尝试应用。2010 年左右，谷歌、微软等企业率先试水，比如谷歌在俄勒冈州数据中心部署 380V HVDC，宣称节省 15% 能源成本；国内阿里、百度也在当时测试了 240V - 336V 方案。

但那时候，HVDC 没有大面积普及开来，主要受到了三重难题挑战。成本高方面，需定制整流器、换流器及电池备份系统（BBU），初期投资远超传统 UPS；标准碎片化上，行业缺乏统一电压标准（240V/336V/380V 等），厂商设备互不兼容；改造难度大则体现在需大规模改造变电站及配电系统，中小型运营商难以承受。

英伟达选择在这一节点宣布向 800V 架构转型，是因为 AI 算力的极速提升下，功率密度面临极限挑战，能源效率需求迫切，同时数据中心运营商正面临严格的环保要求。英伟达坦言，过去更高电压直流架构因技术与部署挑战未能普及，如今 AI 驱动的机架密度提升、电源技术进步及 EV 充电标准的工业基础，正推动其突破瓶颈。部署 800V HVDC 需应对安全规范、人员培训等新挑战，英伟达及其合作伙伴正针对传统变压器与固态变压器（SST）方案的成本与安全性展开研究。

尽管如此，800V 的前路依然充满了挑战。首先，在技术层面，对 IGBT、SiC、GaN 等元器件可靠性要求高，电源设计复杂度显著提升。其次，行业缺乏统一标准，800V 需广泛生态支持。另外，高压系统对过流保护、维护人员安全培训提出更高要求。最后，传统 UPS 因成熟度高、成本低仍主导中小型数据中心，HVDC 渗透率完全取代 UPS 至少需要 5 - 10 年，国内厂商产品验证及量产尚需时间。

目前，行业面临的能源危机问题愈发凸显。过去十年，数据中心机架密度从每机架 2 - 4kW 稳步增至 8 - 12kW。而在过去两年，受 AI 需求推动，机架密度飙升至每机架 50kW 以上，部分甚至超 100kW。AI 任务依赖高密 GPU，其热设计功耗可达 1000W 以上，远超 CPU 的 300 - 500W。据 Gartner 预测，到 2027 年，40% 的现有 AI 数据中心将受限于电力供应。此外，AI 工作负载需将 GPU 尽可能密集部署，形成超 10 万颗的集群，在狭小空间内功率达 30MW，不仅计算耗电剧增，冷却能耗也呈指数级增长，液冷技术因此日益主流。

摆在行业面前有三条路 —— 400V 架构、800V 架构、+/-400V 架构，但三种方案也都各有优劣。不过，800V 可谓是一步到位，目前来看英伟达的合作伙伴实力都很强大，相信这次押注会彻底改变未来 AI 电源行业的格局。