英偉達800伏電壓“革命”：全球數(shù)據(jù)中心面臨史上最大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施改造

隨著人工智能軍備競賽進入新階段，英偉達正引領(lǐng)全球數(shù)據(jù)中心進行一場史無前例的供電架構(gòu)“革命”：將電壓標(biāo)準(zhǔn)從傳統(tǒng)的交流電轉(zhuǎn)向800伏直流電。

英偉達已于近期宣布了包括CoreWeave、甲骨文在內(nèi)的十余家合作伙伴，旨在為800伏直流電源架構(gòu)和單機柜功率密度達到1兆瓦（MW）的超高密度計算環(huán)境做準(zhǔn)備。這一轉(zhuǎn)變是為了支持其下一代“Vera Rubin”架構(gòu)及“Kyber”系統(tǒng)，后者預(yù)計于2027年面世，單機柜將集成576個GPU，其對電力和冷卻系統(tǒng)的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前415伏交流電架構(gòu)的承載極限。

高盛在最新的研究報告中指出，這一技術(shù)飛躍意味著數(shù)據(jù)中心資本支出的重心將發(fā)生顯著轉(zhuǎn)移。投資者已開始重新評估資本貨物行業(yè)的贏家與輸家，因為這不僅代表著基礎(chǔ)設(shè)施融資缺口將進一步擴大，更意味著從變壓器、斷路器到線纜和冷卻系統(tǒng)，整個產(chǎn)業(yè)鏈都將面臨強制性的技術(shù)升級與換代。

盡管英偉達預(yù)計這一架構(gòu)長期可將總擁有成本（TCO）降低30%，但在短期內(nèi)，這無疑構(gòu)成了一道巨大的資本支出門檻。這場變革迫使運營商采購數(shù)以百萬計的新設(shè)備，從而引發(fā)該行業(yè)第一輪大規(guī)模的硬件升級周期。

突破物理極限：從幾十千瓦到兆瓦級飛躍

數(shù)據(jù)中心向800VDC架構(gòu)轉(zhuǎn)型的核心動力，在于現(xiàn)代AI機柜呈指數(shù)級增長的功率密度需求。目前的機柜功率正從數(shù)十千瓦迅速擴展至超過1兆瓦，這已經(jīng)超出了傳統(tǒng)54V或415/480VAC系統(tǒng)的物理處理能力。

英偉達指出，相比傳統(tǒng)的交流電系統(tǒng)，800VDC架構(gòu)能在相同的銅導(dǎo)體上傳輸超過150%的電力，從而極大地提高了能源效率。這種架構(gòu)不僅能夠減少高達45%的銅用量，甚至可以消除為單個機柜供電所需的重達200公斤的銅母線。

為了適應(yīng)這種極端的功率密度，英偉達的新一代Vera Rubin NVL144機架設(shè)計采用了45°C的液冷技術(shù)和新型液冷母線，并增加了20倍的儲能能力以保持電力穩(wěn)定。其后續(xù)產(chǎn)品Kyber系統(tǒng)將包含18個垂直旋轉(zhuǎn)的計算刀片，如同“書架上的書”一般排列，以支持不斷增長的推理需求。

基礎(chǔ)設(shè)施重構(gòu)：直流電與液冷的全面接管

高盛分析師Daniela Costa在研報中詳細(xì)闡述了這場變革對基礎(chǔ)設(shè)施的具體影響。最顯著的變化是傳統(tǒng)交流配電單元（AC PDU）和交流不間斷電源（UPS）系統(tǒng)將變得不再必要。800VDC架構(gòu)要求電力路徑更加精簡，通過在設(shè)施層面集中整合電池存儲系統(tǒng)來替代分散的UPS單元。這種設(shè)施級的大型電池系統(tǒng)能管理電力波動并確保電網(wǎng)穩(wěn)定，從而將AC PDU機柜的需求減少高達75%。

對于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心而言，為了在全面重建之前適應(yīng)這一趨勢，“側(cè)掛車”（Sidecars）模式將成為2025年至2027年間的關(guān)鍵過渡方案。這些模塊可以安裝在計算機架兩側(cè)，將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為800VDC，并提供集成的短時儲能以平抑GPU負(fù)載峰值。Schneider Electric作為此類設(shè)備的關(guān)鍵供應(yīng)商，正明確瞄準(zhǔn)高達1.2MW的機架市場。

此外，隨著機架功率邁向1.2MW，傳統(tǒng)的風(fēng)冷系統(tǒng)已無力應(yīng)對，液冷技術(shù)將成為絕對主流。Schneider Electric通過其Motivair資產(chǎn)在這一領(lǐng)域擁有顯著敞口，Vertiv也發(fā)布了結(jié)合電源和冷卻基礎(chǔ)設(shè)施的800VDC MGX參考架構(gòu)。

供應(yīng)鏈洗牌：誰是資本支出的受益者？

這場技術(shù)范式的轉(zhuǎn)移正在重新劃分資本貨物行業(yè)的市場份額。高盛在報告中提到，Legrand預(yù)計向更高電壓的轉(zhuǎn)變將推動每兆瓦的收入潛力從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的200萬歐元提升至潛在的300萬歐元。雖然目前四分之三的機架功率仍低于10kW，但業(yè)界預(yù)期800VDC架構(gòu)未來可能成為80-90%新建數(shù)據(jù)中心的主流選擇。

在電力半導(dǎo)體領(lǐng)域，向800VDC的轉(zhuǎn)變需要更先進的芯片，特別是碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN），以處理更高的電壓和頻率。包括Analog Devices、Infineon、STMicroelectronics和Texas Instruments在內(nèi)的供應(yīng)商都在積極布局。

在電力保護和開關(guān)設(shè)備方面，機械式斷路器正在被固態(tài)保護裝置取代。ABB目前的SACE Infinitus被認(rèn)為是全球首款I(lǐng)EC認(rèn)證的固態(tài)斷路器，專為直流配電設(shè)計，這使得ABB在MV DC UPS系統(tǒng)等領(lǐng)域占據(jù)了先機。同時，Prysmian、Nexans等線纜巨頭也在開發(fā)適應(yīng)直流電和液冷需求的高端線纜解決方案。

時間表與成本：2027年的臨界點

雖然這場變革的前景廣闊，但轉(zhuǎn)型的全面商業(yè)化仍需時日。英偉達預(yù)計向800VDC數(shù)據(jù)中心的過渡將與其Kyber機架架構(gòu)的部署同步，目標(biāo)時間節(jié)點為2027年。高盛預(yù)計，相關(guān)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用將在2028年左右開始顯現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)。

Schneider Electric數(shù)據(jù)中心首席技術(shù)官Jim Simonelli表示，向800VDC的遷移是隨著計算密度增加的“自然進化”。盡管長期來看這能降低運營成本并減少維護費用，但對于必須要支付這筆賬單的數(shù)據(jù)中心運營商而言，這意味著在未來五年內(nèi)，除了應(yīng)對已知的5萬億美元AI融資缺口外，還需要為這一史上最大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施改造追加巨額投資。