800VDC的變革。

在2026年上半年的每一場大型行業會議上，我們的研究團隊都反復看到同樣的場景：展位前擠滿了十來個人，他們都擠在一旁，傾聽著數據中心設備領域的“救世主”們滔滔不絕地宣揚著800V DC的“福音”。他們的說辭每次都一樣：800VDC即將徹底改變數據中心的電力基礎設施。

每一次架構變革起初看起來都有些過頭。運營商花了數十年時間才將水和泄漏排除在數據中心之外，而GPU的熱密度使得冷卻液直接接觸珍貴的硅片變得不可避免。但每一次變革最終還是發生了，因為物理定律和計算經濟規律是無法妥協的。

隨著GPU集群密度不斷增加，Kyber Ultra的單機架功耗接近660kW，物理定律開始失效。電阻損耗與電流的平方成正比，在如此高的功率水平下，銅的質量和散熱量都超過了機架的容納能力。采用800VDC可以省去轉換級，降低電阻損耗，并將設施級功耗降低約5%。在1GW的IT負載下，這意味著超過50MW的持續節能，每年節省數千萬美元的電費，或者釋放新的計算能力。對于所有推理能力的擁護者來說，800VDC的轉變是物理定律和系統經濟性共同作用的結果。

我們通過InferenceX和工業模型追蹤這一轉型，這些模型自下而上地展示了效率提升的實現點以及哪些設備類別受到沖擊。工業模型包含一個專門的 800VDC 模塊，從單個加速器架構入手，自上而下地分析了 800VDC 的滲透率、兆瓦級應用以及電源邊車和固態變壓器 (SST) 等設備的市場規模。

本次深度分析逐階段追蹤了整個過渡過程：從側車改造、設施級直流配電，直至最終的SST方案。對于每個階段，我們都分析了物料清單，并繪制了設備組成/兆瓦的變化圖，包括哪些設備得以保留、哪些設備需要重新設計以及哪些設備被淘汰。

800VDC 的變革勢必會徹底改變某些供應商的收入軌跡。一年多來，我們一直在工業模型中追蹤哪些供應商會受到影響，哪些供應商會受到沖擊。該模型估算了 20 多種不同數據中心設計方案（涵蓋 70 多種設備類型）的物料清單 (BOM)，并分析了其對 500 多家供應商的影響。該模型基于我們業界領先的數據中心模型構建，后者能夠預測 6000 多個數據中心的季度兆瓦 (MW) 需求，并預估設計變更。

了解基礎知識：什么是800VDC 以及它為何不可或缺

簡單來說，這里的800VDC 指的是以約 800 伏直流電壓通過數據大廳或機架輸送電力，然后在靠近計算設備的地方降壓。800 這個數字并非隨意設定，而是一個足夠高的電壓，既能顯著降低電流（從而降低銅損和熱負荷），又能符合許多司法管轄區對“低壓直流”的廣泛監管和產品安全分類。作為參考，歐盟低電壓指令的相關規定中，直流設備的額定電壓最高可達 1500 伏直流（交流最高可達 1000 伏）。

目前的數據中心電氣架構通常依賴于機房級別的交流配電。現今的數據中心使用415V或480V的三相交流電，其拓撲結構依賴于傳統的UPS架構，然后再將48-54V直流電分配到機架內。

這種方法在目前的機架功率水平下有效，但隨著未來兩年機架密度接近600 kW 以上，這種方法將開始失效，原因有以下幾點：

第一，銅在48–54V 電壓下會變得難以管理。一個1MW 的機架，在 48–54VDC 電壓下需要約 200 公斤的銅母線。在 1GW 的規模下，這將需要數百噸銅——對成本、重量、安裝復雜性和布線空間都造成了巨大影響。

來源：微軟

第二，電源架會擠占計算空間。如今的NVL72 機架已經需要使用多達 8 個電源架。如果采用 Kyber 級機架電源，48-54V 的方案將需要相當于約 64U 的電源硬件，實際上相當于占用整個機架空間，從而沒有剩余空間用于計算。

第三，電流成為真正的限制因素。在48–54 V 電壓下提供 600 kW 功率意味著約 12,500 A 的電流。在 800 V 電壓下，電流降至約 750 A（降低約 16.7 倍），從而可以顯著減小導體/母線的尺寸，并大幅降低熱應力。如果導體電阻保持不變，I2R 損耗將降低約 278 倍，因此在實際應用中，可以通過減小銅線尺寸來“換取”尺寸/重量的降低。

第四，轉換損耗會不斷累積，損害可靠性。堆疊的交流-直流和直流-直流轉換級會降低端到端效率，增加發熱量，并引入故障點，從而增加冷卻負荷、停機風險和維護成本。

歸根結底，800VDC 是實現 2300W TDP 芯片和 600kW 機架的物理基礎，而 600kW 機架的出現正是高密度部署的直接結果，因為高密度是降低單芯片成本的關鍵。單芯片成本取決于您能夠以NVLink 全帶寬構建的擴展環境規模：更大的域意味著更廣泛的專家并行 (EP) / 張量并行 (TP)、基于 NVLink 而非橫向擴展的 MoE 路由，以及更少的解碼串行化。正如我們在Vera Rubin 深度分析和GTC 2026文章中所述，Nvidia 的設計原則是盡可能緊密地封裝計算資源，確保銅纜能夠覆蓋機架中的所有設備。幾周前，Reiner Pope 在我們朋友 Dwarkesh 的播客中清楚地闡述了這一點，他指出單個機架限制了您可以構建的專家層的大小，因為一旦 all to all 跨越機架邊界，它就會落入橫向擴展結構，而這種結構的速度大約比 NVLink 慢八倍。

規模更大的應用場景意味著更密集的機架，更密集的機架意味著600kW 的封裝，而 800VDC 正是實現這些封裝的必要條件。

來源：SemiAnalysis AI 網絡模型

高壓直流輸電變革的四大節點

向800VDC 的過渡是一項復雜的變革，它重寫了整個電氣架構，引入了新的安全標準，需要新的監管框架，最重要的是，它迫使運營商在何時放棄傳統的交流配電方面做出截然不同的戰略選擇。

來源：SemiAnalysis

我們將800VDC過渡過程分為四個階段。第一階段和第二階段將于2026年末/2027年初啟動，通過電源機架在機架層面將現有的交流配電系統改造為800VDC。第一階段是先行階段，由愿意為面向未來和效率提升支付高價的超大規模數據中心推動。一旦原生800VDC系統開始批量出貨，第二階段便會啟動。第三階段將重塑整個電氣架構，在整個設施范圍內采用800VDC配電。第四階段是最終階段，圍繞著有望使當前大部分電氣設備過時的新型設備構建。

來源：SemiAnalysis工業模型

由此可見，800VDC 的普及呈現漸進式增長曲線。我們預計到2030 年，800VDC 供電的總新增容量將達到約 39GW。在第一階段和第二階段，所有可分配容量均由側車供電，因為底層設施仍采用交流配電，轉換在配電架處進行。到2029 年，隨著設施級高壓直流配電的可行性以及首批 800VDC 原生電站的并網運行，電力結構將發生轉變，轉換階段將從配電架向上游轉移至超臨界流體變壓器 (SST) 或中壓整流器。

在深入探討數據中心布局如何變化之前，我們鼓勵讀者回顧一下我們的數據中心結構系列文章的第一部分，其中解釋了數據中心電氣設備背后的許多核心概念。

第一階段（2026/2027）：空白空間改造

高壓直流輸電（HVDC）的轉型主要始于兩家運營商：谷歌和Meta。過去18個月以來，這兩家公司一直在積極推動其800VDC架構通過開放通信計劃（OCP）工作組的實施，其中最引人注目的是Mt. Diablo參考設計。該設計于2024年10月首次發布，并于2025年5月以開放規范的形式正式發布。這兩家公司并非被迫轉型，而是為了在即將到來的變革中占據領先地位，并希望在其他市場參與者被迫追趕之前，盡可能地提高現有電力鏈中的每一兆瓦功率和每一個效率點。

這一點很重要，因為800VDC目前并非硬性要求。預計在2026年末和2027年推出的芯片，例如Vera Rubin NVL72，其機架密度最高可達180-220kW。三相交流電仍能滿足這一需求，且不會達到導體尺寸或配電損耗的物理極限。因此，第一階段是自愿性的面向未來的升級，而非對硬件限制的強制響應。

這一初始階段開啟了“空白空間改造”時代。新的高壓直流輸電（HVDC）硬件，主要是被稱為HVDC電源機架的行級機柜，將疊加在現有空白空間基礎設施之上，而不是將其替換。數據中心的電力主干保持不變。變壓器、UPS、開關設備和自動轉換開關（ATS）均保持不變。

高壓直流輸電機架的電力流概覽

在機房層面，中壓交流電進入灰色空間，經變壓器降壓至415V或480V三相交流電。該交流電輸入至UPS，UPS進行雙轉換（AC-DC-AC），然后輸出415V交流電。交流電隨后通過母線槽分配至數據中心。以上便是我們在之前文章中詳細介紹的傳統電力流向。

變化發生在靠近IT機架的位置。以前415V電壓直接輸入機架內的電源單元，現在交流電源輸入終止于一個獨立的42U機柜，該機柜被稱為高壓直流（HVDC）電源機架，部署在機架層。

該機架從架空母線槽接收交流電，并通過電纜向相鄰的IT機架輸出800V直流電。其內部執行三項任務：將415V交流電整流為800V直流電；提供斷電期間的電池備份單元（BBU）模塊；以及可選的電容器架，用于在GPU負載峰值期間進行瞬態緩沖。

電源機架

值得更深入地了解支撐800VDC 過渡第一階段和第二階段的基礎模塊：解耦式電源機架。這種專用機架將交流到直流整流、儲能（電池組和/或電容器組）以及電源管理集成到一個單元中，從而使計算機架能夠完全專注于 GPU、網絡和散熱。微軟的 Mt Diablo 項目首創了這一概念；由谷歌、Meta 和微軟共同制定的OCP Diablo 400 規范對其進行了標準化。

邊車式力量架的常見關鍵部件：

來源：Rittal

來源：SemiAnalysis

但邊車式電源系統的概念并非一蹴而就，而是經歷了OCP機架和電源規格的多個版本演變而來。早期版本（12V的ORv2、48V的ORv3，以及采用液冷母線和升級版72kW電源架，將單機架48V設計功率提升至約190kW的HPR V1/V2變體）已在我們的《數據中心剖析》系列文章中有所介紹。本文將重點介紹與800VDC直接相關的版本：即電壓轉換發生的解耦式邊車式電源系統設計。

來源：OCP

ORv3 HPR V3：解耦閾值（50V 邊車，最高 300 kW）

HPR V3 的精髓在于將電源和計算設備分離到獨立的機架中，這便是“側掛式”機架概念的起源。電源單元 (PSU) 和電池組單元 (BBU) 機架移至專用的 50VDC 側電源機架，并通過頂部和底部的水平母線與 IT 機架連接。兩者均保持 ORv3 HPR 標準外形尺寸。功率容量上限為 300 kW，受限于水平交叉連接和電源機架內部的風冷垂直母線。

來源：OCP

其創新之處在于，將電源轉換硬件放置在專為電源優化的機架中，并配備適當的散熱、安全性和可維護性，而不是將其塞進專為計算優化的機架中。V3 電源機架可以獨立維護，從而縮小電源側故障的影響范圍。但 V3 仍然采用 50VDC 的配電方式，這意味著母線電流仍然很高（300kW 時為 6000A），并且互連鏈路成為瓶頸。

這種情況至今仍然存在。即使是VR NVL72 機架，當使用 800VDC（Nvidia 規格）或 ±400VDC（OCP 規格）的高壓直流電源機架供電時，其內部仍然通過 50V 母線進行分配。機架內部的直流-直流電源架會將高壓直流電降至 50VDC，然后再輸送到計算托架。在計算托架的遠端，GPU 板上的 VRM 會將 50V 電壓轉換為低于 1V 的電壓。

ORv3 HPR V4：高壓直流邊車，電壓為+/-400VDC（最大功率800kW）

HPR V4 是連接 OCP HPR 系列與 HVDC 時代的過渡版本。它進行了兩項關鍵改進：電壓從 50VDC 提升至 +/-400VDC（總計 800V），并且用獨立的電力電纜取代了基于母線的交叉連接。

架構：電源單元和電池組機架移至+/-400VDC側電源機架，該機架還容納交流輸入和直流輸出電源分配單元。

電源輸送：電源機架通過16 根 50 kW 高壓直流電纜（取代 V3 的水平母線）與 IT 機架連接，每根電纜承載 +/-400VDC 電壓。

功率容量：最大可達800 kW。如果電容式儲能單元 (CBU) 占用一半的 BBU 插槽，則有效容量將降至約 400 kW。

交流輸入：來自接線盒的200A 單芯導線

外形尺寸：與V3 相同的 ORv3 HPR 機架尺寸

為什么采用電纜而非母線：在V4 的目標功率水平（400-800 kW）下，V3 中的水平母線交叉連接會受到電流限制。用獨立的電纜代替母線，可以實現每根電纜的獨立布線、熔斷和管理，并消除單點母線帶來的熱力和機械限制。

V4 版本實際上代表了高壓直流輸電側車設計的“Diablo 前”狀態，主要由 Meta 的機架和電源團隊開發。它驗證了分離式高壓直流輸電的概念，但當時還不是多廠商、多超大規模數據中心通用的規范。

來源：Meta

Diablo 400 規格：高壓直流邊車的標準化

Diablo 400 規范（以微軟最初內部項目名稱“迪亞布羅山”命名）正式化并標準化了 HPR V4 開創的高壓直流輸電（HVDC）邊車概念。Diablo 400 由谷歌、Meta 和微軟共同編寫，于 2025 年 5 月發布了草案規范（v0.5.2），隨后根據行業反饋發布了v0.7.0 版本。

Diablo 400 規范化了 HPR V4 沒有規范化的內容：

多廠商互操作性：標準化的電氣和機械接口，使得來自臺達的電源架、Advanced Energy的電源管理系統、TE Connectivity的母線以及來自多家供應商的BBU都能在同一個機架中協同工作。

雙電壓支持：基本規格將+/-400VDC 雙極定義為標準配置（3 線：+400V、-400V 和公共端/中點/返回端位于整流器機架輸出端），800VDC 單極為明確的設計選項（2 線：800VDC 和返回端，與 PE 地線安全隔離）。

功率范圍：每個IT機架100千瓦至1兆瓦。

電源設計：三相交流輸入，+/-400VDC 輸出。電源模塊位于機架正面，支持熱插拔，并具備電壓下垂補償和電源架之間的主動電流共享功能。

電纜規格：電源機架與IT機架之間輸出電纜在5米電纜長度下的電壓降預算為0.1%。

保持時間：在100%負載下，不使用儲能裝置時，最小保持時間為20毫秒；允許Diablo 400機架內的AC/DC電源與位于機架外部的下游DC/DC轉換器之間發生分布式保持。

機械部分：用于大型組件（例如4OU BBU）推入/拉出的滑動擱板，帶固定導軌/滑動導軌的盲插連接器，用于 PSU/BBU/CBU 熱插拔。

七大標準化領域：連接性、電源機架外形尺寸、AC-DC電源拓撲結構、DC-DC模塊、冗余架構（單/雙饋、N+x）、高壓直流和液冷系統的安全標準以及數據/電源管理背板

選擇400VDC 作為標稱電壓是經過深思熟慮的。正如谷歌工程師在 OCP EMEA 2025 大會上所說：“選擇 400VDC 作為標稱電壓，使我們能夠利用電動汽車建立的供應鏈，從而實現更大的規模經濟效益、更高效的生產以及更高的質量和規模。” 在雙極配置中，每條獨立的電源軌與接地中點之間的電壓差僅為 400V，這使得系統電壓保持在成熟的電動汽車級功率電子器件（650V GaN FET、400V 級電容器、連接器和保險絲）可以直接使用的電壓范圍內。

沒有萬能的解決方案

市面上并沒有一款通用的800VDC 電源機架。雖然 Diablo 400 提供了一個通用的基礎規格，但實際情況卻很分散。英偉達完全置身事外，正在開發一款 660kW 的單極 800V 參考設計，計劃于 2026 年年中推出風冷樣品并投入生產，同時還將于 2026 年底推出液冷 VR Ultra 版本樣品。

即使在Diablo 400 標準內部，三位共同作者的設計也存在顯著差異。Meta 的方案采用 50kW 高壓直流輸出電纜和 8 根 200A 交流輸入電纜，運行功率為 600-800kW。谷歌通過將機架空間從 BBU 和超級電容插槽重新分配給電源單元，力求達到 900kW，采用 100kW 輸出電纜，并在1.1MW 的屋頂線路上配備 12 根交流輸入電纜。亞馬遜的設計方案在 ±400V 電壓下達到 800kW。微軟也是該規范的共同作者之一，但我們認為他們的進展較為緩慢。

此外，另一種邊車拓撲結構采用低壓輸入SST 代替傳統的整流器加 PSU 堆疊，例如 DG Matrix 的 Interport Cell 系列。

電源機架的成本

在早期改造階段，高壓直流輸電機架是新增設備的主要成本。我們估計該機架的平均售價將達到每臺40萬至50萬美元，約為標準交流輸電機架設備（平均售價約為4萬美元）的10倍。按每兆瓦的裝機容量計算，成本接近50萬美元/兆瓦。

邊車市場機遇及總市場規模

在我們的半導體工業模型中，我們通過將分階段采用時間表應用于數據中心容量的逐步增加，并逐芯片進行SKU 計算，來確定 800VDC 設備 TAM 的規模，特別是對于邊車（電源機架）和固態變壓器 (SST)。

我們預計邊車式儲能系統的總市場規模將在2028 年達到約 110 億美元的峰值，之后隨著第三階段工廠級 800VDC 儲能系統的市場份額增加而下降。我們假設電力機架的成本為 0.5 萬美元/兆瓦。

總而言之，第一階段來看，與現有架構相比，空白空間改造工程明顯增加了每兆瓦電力容量的成本，因為第一階段基本上沒有移除任何現有設施。我們估計成本差額約為每兆瓦增加40 萬至 50 萬美元，其中高壓直流輸電機架的成本占絕大部分。

第二階段（2027/2028）：轉折點到來，屆時將支持 800VDC 原生計算。

第一階段標志著改造時代的開始。真正的轉折點出現在原生支持800VDC 系統的出現之時。屆時，800VDC 不再是面向未來的試點方案，而成為由物理定律和機架密度驅動的強制性過渡。為 Kyber 機架進行電氣化的運營商在機架入口處沒有交流電備用電源，我們預計 800VDC 的普及率將在此期間急劇上升。由于原生支持 800VDC 的芯片將在工廠級 800VDC 配電系統準備就緒之前問世，因此改造階段將繼續。

從架構上看，第二階段與第一階段非常相似。兩者都對空白區域進行改造，安裝了高壓直流電源機架，都保留了灰色區域，并且都在行級電源機架中將交流電整流為直流電。主要區別在于電壓降至芯片可用水平的位置。在第一階段（Oberon機架）中，IT機架內的電源架將800VDC轉換為約50VDC，然后再將電壓輸送到計算托架。在第二階段（Kyber機架）中，800VDC總線直接連接到計算刀片，刀片上的電源模塊負責最終的50V降壓。

Kyber 此前在 OCP 大會上展示的設計方案中，采用了與計算機架相鄰的 DC-DC 電源側掛式模塊，但我們現在認為這種方案不太可能大規模應用。與將轉換級集成到刀片服務器本身相比，獨立的側掛式模塊會占用更多的地面和機架空間，而且電源模塊的尺寸設計已被證明在計算托架的體積限制內是可行的。

由于大多數服務器和硬盤托架仍然需要大約50V 的輸入電壓，因此兩種架構都保留了高功率的 800V 轉約 50V 的直流-直流轉換級。區別在于轉換發生的位置。

一些討論探討了將800VDC 直接輸入到計算托架，并將其降至中間總線電壓 (IBV)，然后再轉換為負載點 (PoL) 電源軌。雖然 Kyber 的刀片式電源模塊可以接受 800V 輸入，但它會轉換為現有的約 50V 總線電壓，而不是 IBV 方案。考慮到托架內的空間限制和安全約束，實現完整的 800V-IBV-PoL 架構仍然極具挑戰性。

UPS和電池儲能會發生什么？

在800VDC過渡過程中，傳統的集中式UPS系統可能是最具爭議的基礎設施。在800VDC架構中，我們預計集中式低壓UPS系統將逐漸失去其作用，并最終被淘汰。在改造升級階段，電源機架直接連接到800VDC母線上，并容納BBU模塊和超級電容器。兩者都采用直流耦合。BBU可在斷電期間提供數秒至數分鐘的過渡，而超級電容器則可吸收毫秒級的GPU負載瞬變。它們共同取代了集中式短期電池存儲和UPS過載保護功能，且不會像AC-DC-AC UPS那樣造成2-3%的轉換損耗。

正如我們在之前的電氣技術深度解析報告中所述，谷歌和Meta早在幾年前就采取了這種積極主動的方案，通過“分布式UPS”架構繞過了傳統的中央單體UPS。在他們的架構中，交流電直接分配到機架，機架內電源負責AC-DC轉換，而機架級鋰離子電池備用單元（BBU）則提供短時橋接電源。這省去了中央UPS的AC-DC-AC轉換環節，提高了效率，同時由于不再需要A側和B側UPS，數據中心所需的電池總容量也減少了一半。

也就是說，管理分布式UPS或電池備用電源在運營上比運行傳統的集中式UPS更具挑戰性。我們預計，除谷歌和Meta等垂直整合的超大規模數據中心運營商外，其他運營商至少在中期內仍會保留低壓UPS，以實現冗余和負載波動管理。

對于數據中心托管服務商而言，這一點尤為重要。他們優先考慮靈活性，并且需要支持混合工作負載：CPU 機架、存儲陣列、網絡設備以及仍然使用交流電的舊式 GPU 機架。保留現有的交流電基礎設施，可以讓這些運營商為其密度最高的 AI 機架部署 800VDC 電源，而其他所有設備則使用標準的交流電供電。

我們預計不同的運營商會采用不同的備用電源架構，新的替代方案也正在涌現。中壓UPS直接在電網連接點運行，電壓范圍為4.16-34.5千伏，其功能與機架級電池組類似，但集中安裝在電網接口處，而非像機架級電池組那樣分散在數據中心。ABB的HiPerGuard效率高達98%，目前已部署在Applied Digital位于北達科他州的400兆瓦人工智能園區。ON.energy幾周前獲得了一項美國專利，該專利保護了其中壓雙轉換UPS架構。第二種替代方案是設施級電池儲能系統（BESS），正如我們在之前的深度報道中所述，其運行規模可達兆瓦級至數百兆瓦級，可提供1-4小時的備用電源，并正逐步取代或縮小柴油發電機的規模。

第三階段（2028 年末/2029 年）：采用集中式整流器重新設計電氣架構

在第一階段和第二階段，交流-直流轉換發生在機架附近，位于行級高壓直流電源機架內部。第三階段改變了數據中心的布局，800VDC 成為建筑物的電力核心。這是真正的轉折點，事情開始變得有趣起來。讓我們來詳細分析數據中心各個區域發生的變化。

灰色地帶發生了什么：電力分配走向直流

在第三階段，一個專用的上游整流器（位于灰色空間或室外）將415V交流電轉換為800V直流電，并將直流電分配到整個大廳。這些是成熟的器件，采用額定電壓為1200-1700V的硅IGBT或晶閘管。

灰色區域一分為二。連接數據中心和電網的中壓變壓器保持不變。中壓開關設備也保留，因為公用電網的供電仍然是交流電，而且隨著設施規模擴展到千兆瓦集群，上游中壓基礎設施（11-34 kV）預計會變得更加復雜。低壓變壓器也保留，將中壓電壓降至 415V 交流電，供上游整流器使用。一旦 800V 直流電流經母線槽，低壓變壓器和配電單元 (PDU) 之間的 480V 交流開關設備就失去了作用，同時，由于直流母線槽直接為電池組供電，中間沒有交流配電單元，因此交流地板配電單元也被移除。總之，交流-直流轉換點以上的設備全部保留，而轉換點以下所有為交流配電設計的設備都被移除。

了解直流配電：開關柜、母線槽和保護

在第三階段，交流配電盤將一條電源分成多個受保護輸出的功能需要找到替代方案。目前有三種產品類別可以滿足這一需求：(i) 兆瓦級整流器，配備多個輸出端口，每個輸出端口集成單相斷路器 (SSCB) 保護，使整流器本身成為配電設備；(ii) 直流母線槽，配備帶斷路器的分接盒，將保護功能集成在配電介質中，前提是具備足夠電弧中斷能力的直流分接盒技術成熟；(iii) 預制灰空間模塊，將整流器、配電盤和母線槽集成到一個工廠預制的撬裝設備中，特別適用于超大規模數據中心采購。

主要的交流配電柜廠商（施耐德電氣、ABB、伊頓、Vertiv）尚未推出獨立的800VDC配電柜產品。ABB與英偉達于2025年10月達成的合作協議涵蓋了其“模塊化電源模塊”內的配電功能，而非獨立配電柜。EPEC Solutions公司銷售一款公開上市的800VDC低壓配電柜，該配電柜配備高分斷能力直流斷路器。我們預計，這種獨立的配電柜將在現有單輸出整流器的改造項目中占據一席之地，尤其是在運營商希望整流器和保護層均采用獨立廠商方案的情況下。

電源整流后，直流母線槽取代交流母線槽，用于大廳級800VDC 配電。在傳統的交流數據中心中，母線槽系統采用模塊化插入式連接，稱為分接點，可將電源分支到各個機架或機架排，類似于電源插座。您可以在母線槽帶電的情況下添加或移除這些分接點。相比之下，僅饋線母線槽沒有中間開口或分接點。電源從一端進入，從另一端或預定義的終端點輸出。

我們預計早期800VDC部署將采用僅饋線母線槽，因為本質上，分接電路會變得更加復雜。在800VDC電壓下，帶載電流中斷會產生持續電弧（一種產生極高熱量的等離子放電），由于直流電沒有過零點，因此不會自行熄滅；而交流電弧則會在波形過零時以每秒100-120次的頻率自然熄滅。此外，具有足夠電弧中斷能力的直流分接單元體積較大，目前尚不實用。臺達和ABB已公開披露了800VDC母線槽項目，我們預計其他主要母線槽供應商，如羅格朗和EAE，也將在2026年跟進。

為了應對這些挑戰，鄰近行業在該電壓等級下已存在多種成熟的保護方案。可能的實施方案是多種方法的結合，其中之一是采用新一代斷路器。更具體地說，繼固態變壓器之后，固態斷路器(SSCB) 也正在被廣泛采用。SSCB 使用碳化硅 (SiC) 或氮化鎵 (GaN) 來在微秒內切斷故障電流。由于半導體開關無需物理接觸即可停止導通，因此根本不會產生電弧。

新一代斷路器目前已實現商業化。ABB的Emax 2（1500V直流）斷路器應用于太陽能、儲能和船舶領域；SACE Infinitus（固態斷路器，1000V/2500A，與Nvidia合作推出的數據中心版本將于2025年10月發布）也已上市。LS Electric擁有首款獲得UL認證的1500V直流塑殼斷路器，適用于數據中心應用。

采用低壓固態變壓器的替代路徑

一種新興的替代集中式AC/DC整流器的方案是使用低壓固態變壓器（LV-SST）。它在灰色空間或戶外環境中執行相同的轉換，即415V交流電轉換為800V直流電，但體積更小、可編程。LV-SST繞過了中壓輸入SST必須使用3300V級SiC電源的限制，因此成為更早上市的SST產品。

留白處發生了什么：從電源架到電池架

正如您所想，在第三階段，我們不再需要電源架進行800VDC 轉換。取而代之的是，我們迎來了一位新伙伴——電池架。

電池架與電源架共享大部分組件和功能。主要區別在于它不再進行交流-直流整流，因為它直接從灰色空間接收 800VDC 電源。主要組件仍然保留了三個：

DC/DC 配電單元：負責管理 800VDC 總線上的電源分配、切換和監控。它們不進行降壓。完整的 800VDC 電壓從電池架輸送到計算刀片。

BBU 機架：在供電中斷期間提供持續供電。

超級電容器（可選）：吸收電池無法捕捉的微秒到毫秒級瞬態電壓。它們位于直流母線和電池輸出單元(BBU) 之間，用于處理快速的電壓波動。

電池組通常與被替換的電源組位于同一排，但也有一些運營商將其部署在相鄰的空余空間或室外機柜中。權衡取舍很簡單：整流器被移除，電池組單元（BBU）和超級電容器的用量增加。我們預計電池組的成本將達到每兆瓦約 20 萬美元。

我們在之前關于人工智能訓練負載波動的深度分析中，已經探討了超級電容器的化學性質和技術規格。本系列文章的第二部分（800VDC）將更深入地探討超級電容器的經濟性、電池化學性質、供應商格局以及在生產環境中部署它們的實際權衡取舍。

BBU模塊規模化

目前的模塊額定功率約為5.5kW。采用 Rubin Ultra 和 800VDC 架構后，單個模塊的功率可提升至 8-12kW。英飛凌于 2025 年 3 月公布的 BBU 路線圖顯示，其采用模塊化 4kW 部分功率轉換器卡，并聯后每個單元的功率可達 12kW，峰值效率高達 99.5%。

在2026年全球技術大會（GTC 2026）上，臺達在機架層面更進一步：其新型110kW電源機架，每個機架內置80kW的BBU容量，六層機架總容量達480kW。更高的機架功率需要每個機架對應更多的備用電源，而高功率模塊可以用更少的模塊數量提供這些電源，從而節省機架空間。

設施層面發生了什么

設施層面的變化最小。在這里，制冷仍然依賴交流電。冷水機、水泵和風扇仍然使用交流電機，需要直流轉交流逆變器。臺達在2026年全球技術大會（GTC 2026）上發布了一款支持800VDC的2.4MW排排式空調機組，這是首款專為原生直流設計的主要制冷組件。但整個制冷系統（冷水機、壓縮機、水泵、樓宇控制系統）仍然依賴交流電，目前還沒有廠商銷售集成的原生直流制冷系統。

一些超大規模數據中心已經開始放寬發電機架構，而這與800VDC的普及無關。Meta公司很可能在新站點完全繞過發電機，而微軟的新設計則采用了部分發電機覆蓋。800VDC可能會加速這一趨勢，因為超級電容器、電池備份單元（BBU）和電池儲能系統（BESS）構成了一個分布式備份層級結構，可以承擔過去由發電機承擔的功能。

一個合理的問題是：為什么整流是在低壓(LV) 電平進行，而不是直接從中壓 (MV) 電平進行？答案在于半導體器件的額定電壓。從 13.8kV 或 34.5kV 電壓進行整流需要額定電壓高于 10kV 的器件，而目前市面上幾乎沒有這種器件。不過，這種差距正在縮小，Wolfspeed 的 10kV SiC MOSFET 自 2026 年 3 月起已以裸芯片的形式上市。

來源：Wolfspeed

10kV以上SiC MOSFET的研發開啟了第三階段的第二次演進，屆時甚至低壓設備也將脫離主電源母線。延續這一趨勢，這將減少額外的轉換步驟，并帶來新的效率提升。

來源：Wolfspeed

我們的高壓直流輸電技術發展歷程將進一步推進。盡管采用串聯堆疊硅器件的傳統整流器可以處理中壓整流，但一項新興技術有望以更高效、更緊湊、更快速的方式實現這一目標。這項技術正是我們下一階段旅程的主角：固態變壓器。

第四階段（>2029 年）：固態變壓器，最終狀態

最后，我們終于要談到直流配電領域的圣杯：固態變壓器（SST）。這是一種新型的電力電子設備，它用高頻半導體轉換器取代了傳統的鐵芯變壓器。

第四階段及其數據中心布局與第三階段非常相似。主要變化在于，SST（固態變壓器）用一個可直接將中壓轉換為 800VDC 的單設備取代了低壓 AC-DC 整流器和低壓變壓器。如果我們回顧上一節的結尾，即使用可直接由中壓交流電整流的中壓整流器，那么架構本質上是相同的。

固態變壓器簡介

固態變壓器(SST) 的功能與數據中心灰色空間中笨重的鐵銅變壓器相同：將公用級中壓電壓降至 IT 設備可使用的電壓。傳統變壓器利用電網頻率的磁感應進行轉換，而固態變壓器則利用半導體開關級，在體積小得多的前提下實現相同的轉換。

數據中心固態變壓器(SST) 是一款三級器件。輸入級將交流電轉換為直流電，采用額定電壓為 3300V 或更高的碳化硅 (SiC) MOSFET，可處理危險的中壓電壓（13.8 至 45kV）。隔離級是實現小型化的關鍵所在。高頻變壓器將電壓降低，同時在公用電網/電源和數據中心之間提供電氣隔離。輸出級產生配電系統所需的最終 800VDC 電壓，無需逆變器。

超小型變壓器(SST) 的核心價值在于其能源效率，這可以直接轉化為運營成本的節省或計算能力的釋放。通過將中壓變壓器和整流器合并為一個電力電子級，SST 省去了電力鏈中的兩個轉換步驟。供應商的目標是將系統總效率提升高達 15%，并聲稱效率路徑從大約 82-85% 提升至 97% 以上。

固態變壓器(SST) 的尺寸也顯著縮小。傳統變壓器的工作頻率為 50 或 60 Hz，需要巨大的鐵芯。而固態變壓器的開關頻率可達 20,000 Hz 或更高，鐵芯尺寸縮小了約 90%。這正是英飛凌宣稱的重量減輕 40 倍、尺寸縮小 14 倍的由來。

此外，SST（固態變壓器）是可編程的。傳統的變壓器以固定比例升壓，而SST則主動調節輸出，根據負載進行調整。它還支持雙向功率流動（在需求響應期間向電網輸送電力，或為電池儲能系統充電）。也就是說，具有雙向功率流動功能并集成電池儲能系統的SST可能會觸發并網電力公司對分布式能源（DER）的重新分類，從而需要符合IEEE 1547/2800標準。

SST的另一項主要價值在于其輸入靈活性。一些SST架構將這種靈活性擴展到多端口拓撲結構，在這種結構中，單個設備可以聚合多個輸入（例如市電交流電、現場發電、直流電源），并通過軟件將電力路由到多個輸出端，包括雙向路由。多端口的優勢在于它可以減少區域間的電力損耗，并允許操作人員協調整個站點的電力流動。

可靠性

傳統變壓器作為被動器件的使用壽命為30-40年。目前尚無固態變壓器（SST）供應商公布數據中心規模的現場可靠性數據，因為部署時間最長的案例是日立-ABB PETT系統在瑞士聯邦鐵路的運行，該系統自2011年起投入使用。固態變壓器會將熱量集中在半導體結上，因此需要主動冷卻。DG Matrix采用集成式液冷，而Novos Power則通過其專有的絕緣材料進行空氣冷卻。

蘇黎世聯邦理工學院的對比評估發現，采用工頻變壓器搭配碳化硅整流器可以達到與固態變壓器(SST) 相同的效率和功能。數據中心級固態變壓器的中壓輸入級依賴于耐壓超過 3300V 的碳化硅 MOSFET，但目前產量仍然有限。耐壓上限約為 650V 的氮化鎵 (GaN) 僅用于下游級，將 800VDC 轉換為機架級電壓。

當前效率狀態

目前公開的最佳SST 基準來自蘇黎世聯邦理工學院：在 2025 年 INTELEC 會議上展示的 13.2kVAC 至 800VDC 原型機中，400kW 功率下的效率達到了 98%。Johann Kolar 認為，98.0-98.5% 的效率是目前全尺寸 SST 的最先進水平，而 99% 則是數據中心單元的下一個工程目標。

目前，不同廠商的產品效率上限均達到98.5%：DG Matrix的Interport平臺宣稱效率高達98.5%，Amperesand的第三代系統宣稱效率超過98.5%，Heron Power的Heron Link的目標是實現98.5%的中壓到機架轉換效率。Novos Power報告的峰值效率超過98%。這些數據令人鼓舞，但數據中心仍需要3-6兆瓦的設備，在持續負載下保持99%以上的效率。

兩項數據表明規模化生產正在進行中。中國行業媒體報道稱，中國西電電氣已在“東西方數據計算”項目下部署了2.4MW數據中心固態變壓器。北卡羅來納州立大學FREEDM系統中心（DG Matrix的誕生地）已展示了模塊化DC-DC固態變壓器在3.3kV SiC電壓下實現210kHz開關頻率，目標效率為99%。

供應商格局瞬息萬變。DG Matrix（ABB支持，英飛凌碳化硅供應協議）正在交付預認證產品，目標是在2026年第二季度末獲得UL認證。它是唯一一款被納入英偉達MGX參考架構的固態傳輸技術（SST）。Amperesand的目標是在2026年實現30兆瓦的商業部署。Heron Power正在美國建設一座40吉瓦的制造工廠，用于生產其4.2兆瓦的Heron Link單元。

在SST（固態變壓器）類別中，產品正根據低壓（LV）和中壓（MV）輸入進行分化。DG Matrix和Amperesand公司同時致力于這兩種方案，首先推出可與現有交流配電系統配套部署的低壓輸入SST撬裝設備（3.2-4.8兆瓦），隨后隨著3300伏級碳化硅（SiC）技術的成熟，推出中壓輸入設備。Heron Power和Novos Power則專注于直接中壓輸入設備，將低壓變壓器和整流器集成到單個設備中。兩種方案的輸出均為800伏直流，但低壓方案的部署時間更短，代價是需要保留上游的中壓轉低壓變壓器。

Novos Power 聲稱其直接輸出中壓至 800VDC 的固態變壓器 (SST) 占地面積縮小 50%，并采用空氣冷卻。在現有廠商方面，伊頓于 2025 年 8 月收購了 Resilient Power Systems，以獲取其在固態變壓器領域的專業技術。截至 2026 年 3 月的十二個月內，超過 3.2 億美元流入了固態變壓器初創企業。

數據中心布局的影響

SST技術可省去低壓設備（成本約為0.55百萬美元/兆瓦）和二期整流器（成本約為0.20百萬美元/兆瓦）。SST技術的預計成本約為1.0-1.5百萬美元/兆瓦，因此我們預計首批采用SST技術的案例將比直接替換現有設備帶來更高的前期資本支出。

其余電氣架構與第三階段保持一致。用于冷卻、照明和設施系統的480V 交流輔助母線也保持不變。在 IT 機架方面，我們預計在 SST 部署時，計算托架將已原生支持 800V 直流電壓。然而，我們可能會看到 SST 采用 800V 微電網，而 IT 機架則使用直流-直流電源架轉換器，這可能會加速 SST 的普及。

就第四階段的時間安排而言，這項新興技術仍處于設計階段，我們預計大規模SST應用要到2029年初才會出現。盡管如此，我們了解到所有主要的超大規模數據中心運營商都在與主要的SST供應商開展試點和測試，并且已經簽訂了商業合同。正如我們將在下一節中所述，技術發展本身并非決定SST應用普及的唯一因素。監管框架和標準也是一個重要因素。截至2026年5月，在SST領域，還沒有任何供應商完成數據中心SST部署的UL認證。

SST市場機遇及總市場規模

到2030年，我們預計超小型變壓器（SST）市場總規模將達到約130億美元，這將填補側車整流器市場需求流失以及中壓至800VDC轉換新增的需求。我們估計其價格為125萬美元/兆瓦。中壓整流器將爭奪部分市場份額，但我們預計超小型變壓器將占據大部分份額。

數據中心布局概要：總成本幾乎不變，內容轉移，效率提升

電氣系統成本

在我們模擬的五種架構中，有四種架構的每兆瓦總電力成本都保持在360 萬至 480 萬美元之間。主要變化在于內容從灰色領域向白色領域遷移，以及由此導致的設備組合變化。

第二階段，隨著集中式UPS（120萬美元）的退出，灰色空間內容減少。第一階段，由于高壓直流輸電機架的到位，空白空間達到峰值。到第四階段，隨著SST取代低壓變壓器和整流器，總內容攀升至400萬美元。

電氣系統效率

我們計算得出基準交流電源路徑的累計效率為82.0%，該路徑包含七個轉換階段。VRM（92%）和 PSU（94%）是兩個最大的單級損耗。VRM 在所有架構中均保留，但 PSU 的損耗是 800VDC 轉換能夠消除的最大損失。第一階段的效率僅略微提升至約 83.7%。UPS 雙轉換回路仍然會消耗 3 個百分點的效率，而新的電源機架整流器（97.5%）加上 DC-DC 轉換級（97.0%）的性能僅略優于舊的單級 PSU。

真正的飛躍出現在第二階段（86.5%），此時UPS的移除將鏈路從七級簡化為五級。第三階段效率提升至86.9%，因為集中式灰空間整流器以兆瓦級運行（效率高于模塊化機架式單元），并且800VDC霍爾級配電消除了交流趨膚效應和無功功率損耗。我們預計第四階段效率將達到87.4%，因為SST用單個設備取代了兩個級。

在1GW 的 IT 負載下，第二階段的增益可轉化為約 58MW 的持續電網電力節省。第三階段將節省量提升至 63MW，第四階段則提升至 69MW。英偉達聲稱效率提升高達 5%，這意味著在 1GW 負載下可節省約 50MW 的電力。我們計算出的第四階段效率提升 5%（相對于基準值）與英偉達公布的數據相符。

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