數據中心，電力告急！

數據中心建設正如火如荼，算力始終緊缺，存力也存在缺口，而另一個同樣重要卻未獲得足夠關注的關鍵點—— 電力，也面臨著緊張局面。

高盛在一份最新報告中表示，美國在AI領域面臨的最大障礙并非芯片、稀土或人才，而是電力。

01

數據中心，需要多少電？

眾所周知，英偉達GPU很耗電。

微軟數據中心技術治理和戰略部門首席電氣工程師曾發布一則數據：以英偉達單個GPU為例，H100 GPU峰值功耗為700瓦，一小時耗電0.7度，一年按61%的使用時間計算，全年將耗電3740度，相當于一個美國家庭的平均功耗（假設每個家庭2.51人）。2024年英偉達的H100 GPU銷量大約是150萬塊-200萬塊，當數百萬塊 H100 部署完畢時，其總功耗將超過美國亞利桑那州鳳凰城所有家庭的用電量。

數據中心的用電量，遠遠不僅如此。

除了GPU，數據中心中還有大量的設備，比如服務器（還包含CPU等部件）、網絡設備、存儲設備、冷卻系統和照明等，這些設備無一不需要持續供電。其中數據中心的冷卻系統是能耗的主要組成部分之一，總耗電量占到38%以上(有的甚至高達50%)。傳統的空氣冷卻系統效率較低，而高效的冷卻技術，如直接芯片制冷和浸沒式液冷，雖然節能，但成本較高。

OpenAI總裁山姆·奧特曼曾發表預測，AI算力增長跟摩爾定律差不多，也就是每10年增加100倍。未來20年會增加1萬倍，那么它對能量的需求也會增加1萬倍（為計算簡單，假設芯片的能耗與現在一樣）。那么到2050年，全球人工智能的耗電量至少需要130萬億度。作為對比，到2050年，除人工智能之外的人類用電量大約在30萬億度及以上。

基于這樣的矛盾，一些初創公司開始從芯片端探索數據中心用電問題的解決方案。英特爾前CEO Pat Gelsinger 與 NXP 前CEO Richard L. Clemmer分別加入了兩家數據中心電源芯片的初創公司。

02

前任CEO們，下場了

英特爾前CEO加盟PowerLattice

近日，備受矚目的芯片初創公司 PowerLattice宣布，前英特爾首席執行官帕特·基辛格(Pat Gelsinger) 將加入其董事會。這一消息引發了行業內的廣泛關注，標志著在解決數據中心能耗問題上，PowerLattice邁出了關鍵一步。

同時，該公司宣布已完成新一輪2500萬美元的融資，包括PlaygroundGlobalCelestaCapital等知名風投機構的參與，預示著其技術潛力受到資本市場的認可。

PowerLattice是一家由高通、NUVIA和英特爾等公司資深電子工程師于2023年創立的初創公司，該公司致力于研發一種名為“芯片組”（chiplet）的小型計算機芯片，旨在更高效地為計算機供電。這種芯片組被設計成緊貼計算機處理器，從而減少計算機系統中傳輸的能量損耗。該公司聲稱，這項技術能夠使計算機系統在保持相同計算能力的情況下，功耗降低50%以上。

基辛格表示："當前的技術難點在于如何實現高效的電力傳輸——能攻克這一挑戰的團隊可謂鳳毛麟角。"

目前，PowerLattice的首批芯片已由臺積電生產，并正在與一家未具名的制造商合作進行功能測試。該公司計劃于2026年上半年將產品提供給其他客戶進行測試，潛在客戶包括英偉達、博通、AMD等主要芯片制造商，以及多家專業人工智能芯片開發商。

NXP前CEO Richard L. Clemmer加入Empower

Empower的團隊陣容同樣強大。其CEO來自英飛凌，首席技術官曾在ADI任職。在D輪融資后，董事會還迎來了NXP Semiconductor NV的前任首席執行官兼總裁Richard L. Clemmer。此外，Lumentum全球銷售高級副總裁John Bagatelos及Maverick Silicon的管理合伙人和創始人Andrew C. Homan也宣布加入Empower。

Empower的核心技術是其專利的IVR技術，該技術將多個組件集成到單個IC中，提高了效率的同時將面積減小了10倍。Empower表示，其技術可用于手機、5G、人工智能和數據中心等領域，能夠以前所未有的簡單性、速度和準確性提供強大的電源。

Empower 的創始人兼 CEO Tim Phillips 表示，將在未來幾個季度，用這些技術在人工智能市場掀起浪潮，實現千兆瓦級別的能源節省，同時提高全球數據中心AI平臺的吞吐量。

今年9月，Empower完成了由富達管理研究公司領投的1.4億美元D輪融資。

電源管理雖然聽起來枯燥，但影響的卻是整個 AI 基礎設施的效率和成本。“省下就是賺到”，對于數據中心的耗電問題來說，的確如此。

在人工智能技術快速迭代的浪潮下，AI服務器作為算力支撐的核心硬件，其電源系統正迎來結構性變革。

03

AI電源芯片，火速升溫

業內人士向半導體產業縱橫表示，傳統電源的峰值功率能力較弱，通常只能短時間承受100%-120%的額定功率，并且對功率驟變的響應相對較慢，可能導致電壓不穩甚至系統重啟。但AI電源需承受200% 的峰值功率超載，以及180%的峰值功率，對瞬時功率突變的響應速度極快，能確保電壓穩定，避免崩潰。

普通電源（如PC、家電所用）主要追求穩定輸出與成本控制，其負載相對可預測，因此所需的電源管理芯片功能較為基礎，側重于AC/DC轉換、電壓調節（如LDO）、開關控制等，技術成熟且選擇廣泛，代表廠家有德州儀器（TI）、英飛凌（Infineon）、意法半導體（ST）和安森美（Onsemi）等。

AI電源則面臨極端挑戰：其核心計算單元（如GPU）功耗動輒數百瓦且瞬時電流變化巨大。這就要求AI電源必須具備極高的功率密度和超快速的動態響應能力，以防電壓瞬間跌落導致芯片計算錯誤。因此，其所需的PMIC是高性能、數字化的多相控制器和智能功率級（DrMOS），它們能以納秒級速度協同工作，為每一相GPU核心精確分配電力。在這方面，英飛凌、MPS（芯源系統）和TI 是頭部企業，為高端AI加速卡和服務器主板提供主要解決方案。

AI 負載激增下，傳統服務器電源系統不堪重負，高功率、高效率、高智能化成為電源芯片技術的攻堅核心。

國內的AI電源芯片企業包括晶豐明源、杰華特、芯聯集成、圣邦股份、芯朋微等。

11月，晶豐明源正式推出第二代Smart DrMOS及配套Vcore電源解決方案。該產品通過工藝與封裝的升級，在質量、效率和功率密度方面實現提升。上半年，其高性能計算電源芯片業務收入同比暴漲419.81%，出貨量增長121.49%。

杰華特覆蓋AC-DC、DC-DC、BMS等40余條子產品線的完整布局。芯聯集成的55nm BCD集成DrMOS芯片通過客戶驗證，第二代高效率數據中心電源管理平臺獲關鍵客戶導入。圣邦股份信號鏈與電源管理模擬芯片核心技術持續突破，部分產品指標達國際領先水平。芯朋微則聚焦工業市場爆發，其48V輸入數模混合高集成電源芯片、大功率工控芯片等產品在服務器與通信設備領域快速滲透。

根據中金公司數據顯示，AI服務器電源市場的規模預計將在 2025年至2027年期間實現快速增長。其中，模組和芯片市場的復合年增長率（CAGR）預計將分別達到 110%和 67%。這表明，隨著AI技術的快速發展和 AI服務器需求的持續增長，對高性能、高效率電源的需求將呈現爆發式增長。

核心受益環節包括：PSU（電源供應單元）、PDU（配電單元）、BBU（備用電池單元）以及 DC-DC（PDB+VRM）等器件。

04

800V高壓直流，AI電源的未來

“Token數增加10倍，所需的計算量輕松達到原來的100倍。”英偉達CEO黃仁勛在2025年GTC大會上的斷言，揭示了AI算力需求爆發式增長對基礎設施的嚴峻考驗。

GaN/SiC，逐漸滲透。隨著AI服務器對電源功率密度的要求持續攀升，傳統硅基解決方案已無法完全滿足需求。第三代半導體材料GaN與SiC則憑借高壓、高頻、低損耗特性，成為替代傳統硅器件的核心選擇。

SiC MOSFET因具備1200V乃至更高耐壓且高頻特性優秀，已成為服務器電源前端AC-DC變換的首選器件。在PSU的前端AC-DC變換中，典型拓撲如無橋圖騰柱PFC和有源三電平整流等，都需要高耐壓低損耗的開關器件。

GaN則憑借其更高的電子遷移率和低開關損耗，在高頻應用場景中表現出色。德州儀器通過將GaN功率電晶體與驅動器整合在單一封裝內，有效縮短回路、降低雜訊，讓系統更穩定地運行在MHz以上的高頻。

預計2030年，數據中心PSU市場規模將攀升至141億美元，年復合增長率約15.5%。考慮到AI服務器的功率遠高于標準服務器，高于3kW的高功率PSU的市場占有率將提升至80%，至2030年達到115億美元。臺達、光寶、華為合計占據50%的PSU市場。寬禁帶模塊滲透率方面，基于SiC、GaN的高功率PSU將從2025年10%提升至約24%，市場規模約33.84億美元。其中臺達、光寶、華為以及康舒、村田、TDK、聯想均已配有SiC、GaN相關PSU產品。

如果說第三代半導體是AI電源變革的“燃料”，那么800V高壓直流（HVDC）架構則是決定其發展方向的“羅盤”。

2025年，英偉達在白皮書中首次將中壓整流器和固態變壓器（SST）作為未來的供電方案參考，推動行業從傳統電力架構向更高效、更適配AI算力需求的高壓直流配電架構邁進。

800V HVDC架構的優勢十分顯著：通過“DC-to-Chip”直流直供模式，將轉換環節從4-5次減少至1-2次，系統端到端效率最高可提升至98.5%，銅材用量能減少45%以上。

英偉達提出的800VDC方案包括三種路徑：白色空間改造方案（過渡方案）、混合電力方案（可行方案）以及中壓整流器或固態變壓器方案（未來方案）。

從市場商業化進展來看，國內外頭部企業均在推動HVDC 技術落地與生態構建。國內方面嗎，阿里從2018 年開始招標，騰訊于2025 年招標；國外Meta 普羅米修斯計劃可能在2026 年，谷歌正在推動±400V標準化。