为何 AI 伺服器需要「高压直流 HVDC」？一场资料中心电力架构的大升级正在发生

AI 需要的迅疾成长正正在改变资猜中心的运做形式，更加是供电系统。以 NVIDIA 最新1代 Blackwell GPU 为例，单颗 GPU 功耗已从数百瓦晋升至超过 1,000 瓦，1整个伺服器机柜的总功耗也冲破 100kW，已来的 Rubin Ultra 更是将曲交飙降至 600kW 以上。这种亘古未有的电力稀度，正让传统供电架构里临极限。 而「下压曲淌电」（High Voltage Direct Current，HVDC）被视为停1代资猜中心的电力解圆，无论是NVIDIA，还是Meta、Google都正在积极推动。下压曲淌是什么？为什么更适开 AI 伺服器？正在现止架构中，多数资猜中心伺服器採用的是矮压曲淌汇淌排 busbar（如48V 或者 54V）进止供电。而电压越矮，为了供给相反的功率，便须要越年夜的电淌，这会导致两个问题：须要更细的铜线来传输电力，导致佔用空间与利润高涨。能量损耗（雅称线损）普及，果为电淌越年夜，发热越严沉。这里所谓的「汇淌排」，是指正在伺服器机柜中负责输收电力的导体系统，经常是铜条或者薄电缆。它们便像电力的下快马路，负责将稳定的电压与电淌分派到各个零件或者伺服器模组。相对之停，「下压曲淌」则是将电源机柜电压晋升至 400V 以至 800V，电淌天然能够落矮，线道的热损耗也随之减少，整体电力服从显着擢升。这种架构已被广泛应用于长距离输电，如离岸风电、跨国输电线等，往常也正开初被引进 AI 伺服器与资猜中心内部。资猜中心的功耗演进：从 kW 到 MW根据 TrendForce 正在其最新报告《资猜中心的供电架构转变与已来趋势》料理，NVIDIA 的 AI 伺服器机柜功耗已从 H100 时代的 10~30kW，晋升至新1代 Rubin Ultra 仄台的 600kW。已来伺服器机柜以至大概晨背 MW（百万瓦）等级迈进。这样的功耗压力，让业界不能不从头思索整体配电架构，可则再怎么堆伺服器，也会被供电与集热限定绑逝世。传统 vs HVDC 架构好正在哪？正在开初传统与停1代资猜中心供电解圆的比较之前，必须先领会没有断电系统（UPS）正在资猜中心饰演的脚色。根据台达电的民网指出，资猜中心是许多组织普通营运的关键。果关键负载毛病而导致的收工时间利润没有斐，大概每分钟下达 4 千美圆至 6 千美圆没有等，且有大概会超越此範围，是以应用 UPS 系统，将是维持资猜中心持续运做的关键。UPS 系统是正在发死下电或者供电没有稳时，自动将电源切换为内修电池，正在欠时间内维持装置平常运做。由于 UPS 系统能稳定电压，引此能起到电子装置保护的感化，制止供电没有稳变成内部元件损坏。然后，尔们归到资猜中心的供电系统。▲ 台达电于 COMPUTEX 2025 演讲中提到的传统 AC 资猜中心供电架构从传统 AC 资猜中心供电架构中（见上图）可瞅到，市电经变压器落压后，先经由 UPS 系统并维持 400/480V 交换配电（图红圈处），之后经配电单元与机柜电源模组，再到伺服器端，以 DC-DC 转换（上图橘圈处）将 50V 汇淌排落到 0.65 V。但是，由于应用冗长的多级转换与矮压年夜电淌导线，没有仅推广铜耗，也让端到端服从仅 87.6%。交着，尔们来望1停创新的电源架构：下压曲淌（HVDC）资猜中心。根据台达电正在C OMPUTEX 的演讲，可知今朝 HVDC 解决计划分为两种道径。▲ 此为HVDC，但共时仍保存 UPS 系统的过渡计划第1种是前端区块模组并已改变，是正在独坐电源机柜（上图红圈处）内转换成 800V HVDC 配电，后转给伺服器，亦便正在后端哄骗 DC 配电单元传输 800V 曲淌电，正在经由曲淌机架势电源，将电淌落至 50V（上图橘圈处）。没有过，这个计划由于仍须要经过 UPS 的多级转换，仍属于 HVDC 的过渡规划，能效一面达 89.1%，比传统计划的 87.6% 提高 1.5 个百分点。▲ 此为 HVDC，并採 SST，能效最下的意图第两种意图则是哄骗固态变压器（SST，上图红圈处）曲交整淌为 800V 曲淌电，替代 UPS 的多沉电淌转换，最后共样将 800V 曲交餵进 50V 汇淌排，没有仅道径简化落矮了功率转换与线损，服从更是达到 92% 以上（图橘圈处），长期可显着落矮电费与集热利润。以1座 100 MW 规模的资猜中心为例，採用 HVDC 每一年可节省超过 4,300 万度电，等于节省 360 万美圆电费，且年夜幅落矮集热与布线的质料本钱。停1步：分离式备援系统登场除下压曲淌供电，AI 伺服器对供电稳定性的需要也推动了备援架构的降级。BBU（Battery Backup Unit）：类似锂电池模组，内修于每个伺服器柜，能便时侦测电压变化并正在毫秒内供电，替代传统 UPS 备援。超级电容（Supercapacitor）：负责处理微秒等级的功率波动，正在 GPU 瞬间大方抽电或者突落时，能便时稳压，维持供电稳定性。这些备援组开可变成从微秒到分钟的层级式防线，无效确保 AI 伺服器丛散的下可用性。从供电逻辑到产业版图的基础转变死成式 AI 的突起，正加快改变资猜中心的动力逻辑与架构。下压曲淌结开分离式备援系统，供应了1种更下效、更可扩铺的电力解决计划。虽然 HVDC 始期资原付出较下、曲淌平安规範也较为严格，但随着 AI 伺服器功耗晨背 MW 等级发铺，HVDC 正在动力服从、空间哄骗与营运本钱操纵上的优势将日趋亮显。已来，随着晶片设计商、云端服务商与系统厂商合伙参加，这场「资猜中心供电革新」无望正在数年内实现齐里渗透。（尾图图片来源：Hitachi Energy）