MW級機架與超節點，數據中心正演變成“新物種”

中美算力，。2026年GW（吉瓦）級數據中心上線，2027年MW（兆瓦）級機架服役，正在成為行業共識。算電協同并不僅發生在數據中心外部，更深刻的變化還在其內部展開。

數據中心由此演化成“新物種”。它最突出的特征，是端到端的高壓直流配電體系，以及不同層級的儲能與冷卻系統；它們都圍繞MW級機架的極高功率密度需求而展開。面對發生在數據中心內部的創新，中國與美國幾乎站在同一起跑線。

AI基礎設施的競爭，已經從芯片延伸到機架級系統架構。目前，為英偉達貢獻更多營收增長的已經不再是獨立的GPU，而是以NVL72為代表的機架級系統；后者還包括網絡等業務，上一季度收入增速超過計算業務。黃仁勛很早就認識到“AI工廠”的重要性，那是將能源轉化為token的地方。于是，英偉達對下一代機架的參考設計，一開始就將數據中心的供電分配網絡（PDN）也納入了進來。

它就是Kyber架構。黃仁勛已經在今年的GTC與OCP峰會上，數次。英偉達改變的不僅僅是它的GPU數量的堆疊，而是將電力提升至與芯片同等重要的地位，讓電力更高效地轉化為token。

本質上，這一變化也是算力需求趨勢驅動的。在英偉達看來，AI的演化是一場持續的擴展，從GPU升級到AI基礎設施，它需要縱向、橫向以及跨域的擴展。尤其是縱向擴展，已成為當前平衡AI工作負載的關鍵路徑。隨著稀疏架構中專家（Expert）數量與通信需求不斷攀升，芯片和節點規模同步擴大，機架級計算與超節點應運而生。

在芯片算力性能與機架算力密度提升的雙重推動下，單個機架的功率密度也因此迅速攀升，幾乎每年都在翻倍。2020年，基于Amper架構芯片的單機柜功率約為10kW。在上個月的OCP峰會上，無論是提供AI算力的英偉達、AMD，還是提供電力的松下與臺達電子（Delta）等，都確信會在2027年前后，迎來1MW級別的單一機架。這相當于短短七年間，單機架的功率密度增長了約100倍。機架功率密度的“摩爾定律”很快將進一步升級至2MW甚至4MW。

這是對傳統數據中心供配電體系的一次顛覆。在OCP峰會上，臺達電子稱，如果單個機架的功率達到1MW，那么，如果繼續使用傳統的54V（伏特）供電，電流將達到20,000A（安培），這是極其巨大的電流，會帶來線路損耗、散熱和短路等安全問題。

即使技術上可行，經濟上也不可行。屆時，為單個機架供電的銅母線將達到200公斤。如果GW級數據中心遍地崛起，作為多個國家指定的關鍵礦產，銅的供應將面臨風險。能量密度越來越高數據中心，不僅在改變著電力系統，。

歐美科技巨頭的共識，是引入端到端的高壓直流方案。英偉達的Kyber機架，描繪的是端到端的800V高壓直流（HVDC）方案；甚至，在英偉達看來，800V還不是終點，未來很可能達到1500V。而目前微軟、谷歌與Meta共同打造的Mt. Diablo配電架構，采用±400VDC配電方案，也可支撐機1MW級機架功率。

此外，MW級機架的橫向擴展就是GW級數據中心。它們都將放大AI計算負載的波動性。在英偉達的設想中，儲能仍然是核心關注點，既有機架本地儲能，也有長時儲能（如BESS系統），分別應對動態功率波動、電壓調節，以及電網響應和無功功率支撐；不同的儲能技術在不同時間尺度下各有優勢。

英偉達選擇800V的理由是，電壓過低就無法在數據中心級高效配電，電壓過高則會導致轉換器和保護器件體積過大。而且，800V直流的理念并非全新，電動汽車充電、光伏系統已經廣泛應用，海運業也有現成設備。這意味著這套方案供應鏈相對成熟，存在規模經濟效益。臺達電子則稱，800V直流配電的美妙之處，在于可以輕松接入光伏或燃料電池等可再生能源。這加深了數據中心與新型電力體系的協同演進關系。

不過，這一套供應鏈仍然是全球化的。在今年的COMPUTEX上，英偉達成立800V高壓直流供應商聯盟，其中功率模塊領域的核心參與者，包括中國大陸企業麥格米特（Megmeet），也包括在大陸擁有產能的臺達電子、偉創力（Flex Power）、領益（Lead Wealth）、光寶科技（LiteOn）。而目前成熟的儲能量產，主要仍然由中國與韓國企業主導。難怪OpenAI向白宮建議，通過稅收優惠、財政支持，用AI基礎設施牽引實現國家層面的再工業化。

盡管中國單卡性能仍然與英偉達存在“納米級”的差距，但華為、阿里與中科曙光等，都在尋求單柜算力密度的突破，MW級機架只是時間問題。其中，磐久AL128超節點服務器支持高達350kW供電能力和500kW散熱能力；曙光scaleX640超節點自研的浸沒式相變液冷先進方案，已經可以滿足“一拖二”千卡級計算單元共1.72MW的散熱能力。脫胎于華為的服務器企業超聚變，推出單柜集成128個AI加速卡的超節點，供電能力達240kW。

不過，面對這些數據中心“新物種”，突出的問題之一，是如何解決數據中心折舊與關鍵IT設備折舊的時間錯配問題。數據中心往往建成后可以穩定運營20年，而GPU等關鍵IT設備滿負荷運行5年就需要更換。一方面，大量存量數據中心需要升級，以適配越來越功率密集的機柜，另一方面，在投建增量數據中心的時候，同樣需要考慮到提前留足設計冗余，至少它要是可擴展的。

除當前的傳統方案外，英偉達對未來的“AI工廠”的供配電體系，設想了三個演進階段。傳統方案（下圖紅色部分）中的配置，可以逐步過渡（橙色或黃色部分），或者最小化改動，僅從交流配電體系切換到直流配電體系，或者進一步用儲能系統替代UPS備電功能。

而最徹底的變革（綠色部分），則是端到端集成的800V直流架構，通過引入固態變壓器（SST），基于其電力電子開關（IGBT、SiC MOSFET 等）控制電流、電壓和頻率，以靈活適配不同負載；它大幅壓縮了電流轉換的層級與復雜度，減少傳統配電設備占用的空間，從而進一步提升計算設備在數據中心的空間占比。

2026年，數據中心的“新物種”，將在AI基礎設施與新型電力體系的協同演進中，發揮越來越關鍵的作用。