電子發燒友網報道(文/梁浩斌)AI芯片的功率在算力需求迭代的基礎上,不斷提高,短短幾年間,英偉達的GPU從A100單個TDP 為300W(40GB)和400W(80GB),到目前GB300單芯片TDP高達1400W,這也給數據中心機架帶來了新的供電壓力。
而為了解決數據中心單機柜功率需求,今年英偉達開始大力推動800V HVDC架構,通過在數據中心內升級高壓直流母線,減少AC/DC的轉換部分,降低損耗的同時,也能夠提高機架內的空間利用率。800V HVDC架構的具體細節可以看我們10月15日發布的《英偉達加速800V HVDC架構落地,三家本土企業打入供應鏈!》一文。
新的供電架構帶來的是供應鏈的重構,英偉達公開了一系列包括芯片、電力系統組件、系統供應商等合作伙伴名單,那么我們今天來看看目前這些廠商針對800V HVDC架構推出了哪些解決方案和產品。
芯片供應商
英偉達最新的供應商名單為:ADI、萬國半導體(AOS)、EPC、英飛凌、英諾賽科、MPS、納微半導體(Navitas)、安森美半導體(onsemi)、Power Integrations、瑞薩電子(Renesas)、立锜科技(Richtek)、羅姆半導體(ROHM)、意法半導體、德州儀器
ADI:ADI在今年8月宣布支持800V DC數據中心架構,其解決方案涵蓋機架級熱插拔保護、智能高壓轉換等多個領域,正助力數據中心向800 VDC架構轉型。這些解決方案具備高可靠性與高能效,能夠滿足高負載AI工作任務的嚴苛需求。隨著NVIDIA將其平臺拓展至各大云服務提供商,ADI表示也在為相關底層基礎設施的研發提供支持,助力AI的持續發展。
ADI熱插拔控制器用于執行接插板熱插拔時所需的各種管理功能,集成先進的轉換器和放大器內核,用于電源監測和控制,并采用獲得專利的電路提供出色的±0.3%監控精度。這些設備安全準確地監控典型服務器機架系統的電源使用情況,使操作人員能夠遠程監控各機架,從而節省電能并盡量減少系統停機時間。
以ADI官網推薦的產品ADM1281為例,這款具有 PMBus 接口的熱插拔控制器和數字電源及能量監視器,具有通過集成的12位ADC回讀電流、電壓、功率和溫度的功能,精度位±0.3%,可報告一段時間內的電力和能源消耗;短路響應時間為290納秒,電阻可編程5 mV至25 mV VSENSE 限流值。面向服務器、電力監控、電信和數據通信設備等應用。
萬國半導體:AOS近日宣布其全線功率半導體解決方案助力NVIDIA最新發布的800伏直流架構。AOS電源IC及分立器件產品線資深副總裁Ralph Monteiro表示:“作為高性能數據中心市場的核心供應商,我們的碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)產品組合,與采用800V直流架構的新一代AI工廠的核心技術需求高度契合。目前我們正與NVIDIA展開深度合作,致力于為800V直流系統研發功率半導體解決方案——從初始的交流轉直流環節,到機柜內的最終直流轉換階段,為新型配電模塊提供所需的高效能效與功率密度。”
在高壓轉換場景應用中,AOS公司的碳化硅器件(包括第三代AOM020V120X3與頂部散熱型AOGT020V120X2Q產品)具備卓越的耐壓表現與低損耗特性,可完美適配兩種創新架構——既適用于邊柜供電方案(Sidecar方案),也能用在單極轉換方案(即SST方案),將13.8kV交流電網電力一步到位轉換為800V直流的顛覆性設計。
在服務器機柜高密度直流轉換方案上,AOS公司的650V氮化鎵場效應晶體管(如即將推出的AOGT035V65GA1)與100V氮化鎵器件(如AOFG018V10GA1),為800V直流電至GPU所需低壓的高密度轉換提供關鍵技術支撐。這些器件的高頻開關特性使得轉換器體積更小、重量更輕,從而釋放寶貴空間以部署更多計算單元,同時顯著提升散熱效率。
在封裝技術上,AOS公司的80V、100V堆疊式MOSFET(如AOPL68801)與100V氮化鎵器件采用共用封裝設計,使設計人員能在LLC拓撲次級側及54V-12V總線變換器中靈活權衡成本與能效。其創新的堆疊封裝技術更為LLC次級側插座帶來了突破性的功率密度提升。
而針對54V至12V的轉換階段及后續AI SoC的降壓需求,AOS還提供支持多路輸出的16相控制器方案。該高性能解決方案通過精準的相位控制實現能效優化,為人工智能計算核心提供穩定可靠的電力供應。
EPC:EPC是一家氮化鎵解決方案商,在近日推出了面向AI數據中心800V直流配電系統的功率轉換器,這是一款基于串聯輸出并聯(ISOP)拓撲結構的低成本、超薄型 6 kW 800V 轉 12.5V 轉換器,采用了功率GaN解決方案。
在英偉達這次推出的800V HVDC架構中,機房母線的800V DC是直接輸入到機構內,通過機柜內的DC-DC直接降壓至12V。EPC該轉換器則完全符合該架構的需求,同時得益于GaN功率器件帶來的高功率密度,該方案占用面積不足5000 mm2,高度僅 8 mm,非常適合空間受限的AI主板應用。同時高效地將800V直流轉換為12.5V直流,靠近負載端供電,減少母線損耗并提升系統整體效率。
英飛凌:今年5月,英飛凌宣布與英偉達攜手開發采用集中式電源供電的800V高壓直流架構所需的下一代電源系統。英飛凌表示,其在電源轉換領域擁有深厚的積淀和技術專長,能夠提供從電網到處理器核心的電源轉換解決方案,全面覆蓋硅、碳化硅和氮化鎵等所有相關的半導體材料。除了擴展HVDC電源架構,英飛凌亦將繼續通過涵蓋整個電源流程、基于所有相關半導體材料的廣泛產品組合,為超大規模計算和AI數據中心運營商的先進DC-DC多相解決方案和中繼架構提供支持。
最新的信息顯示,英飛凌和英偉達還正在AI服務器安全和服務方面進行合作,例如熱插拔控制器功能,該功能使未來的服務器主板能夠在800 VDC電源架構中運行。近日英飛凌就推出了其48 V智能 eFuse 系列和用于 AI 數據中心 400 V 和 800 V 電源架構的熱插拔控制器參考板。
英飛凌的智能 eFuse IC 系列XDP730、XDP720 和 XDP721/22 是當前 AI 數據中心 48 V 供電系統的關鍵組件。它們集成了一系列產品,包括數字保護控制器、OptiMOS? FET、柵極驅動器和電流傳感器。電子保險絲支持熱插拔,能夠在系統仍通電和運行時將 IT 和電源設備連接到直流總線或斷開連接。
在 400 V 和 800 V 的高電壓系統中,熱插拔因其高能耗而變得更加困難,英飛凌推出了針對未來 400 V / 800 V 機架架構優化的 REF_XDP701_4800 熱插拔控制器參考設計,結合英飛凌的 1200 V CoolSiC? JFET?技術,數字熱插拔控制器允許在線性模式下控制器件,從而使電源系統安全可靠地運行,數據中心運營商可以在800 VDC架構中更換服務器板,而其他服務器則繼續在同一機架中運行,降低了停機風險并實現了服務器機架的安全維護。
英諾賽科:作為英偉達800V HVDC芯片端唯一的中國供應商,英諾賽科表示公司是唯一實現1200V至15V氮化鎵量產的公司,可提供從800V到1V的全鏈路解決方案。這使英諾賽科成為唯一有能力為所有轉換階段提供全GaN功率解決方案的供應商,從容應對未來架構為滿足更高功率需求的演變。
在800V輸入側,英諾賽科氮化鎵(GaN)與碳化硅(SiC)相比在每個開關半周期內可降低80%的驅動損耗和50%的開關損耗,從而實現整體功耗降低10%。
在54V輸出端,僅需16顆英諾賽科氮化鎵器件即可實現與32顆硅MOSFET相同的導通損耗,不僅將功率密度提升一倍,還使驅動損耗降低90%。
與現有機架架構中的硅MOSFET相比,800 VDC的低壓電源轉換階段采用氮化鎵材料可將開關損耗降低70%,并在相同體積內實現功率輸出提升40%,大幅提升功率密度。
基于氮化鎵的低壓功率級可擴展以支持更高功率的GPU型號,其動態響應得到提升,同時降低了電路板上的電容成本。
納微半導體:納微半導體通過收購GeneSiC,構建了完整的第三代半導體產品線。在800V DC架構中,納微半導體表示GeneSiC?專有的溝槽輔助平面碳化硅MOSFET技術是實現高效可靠新一代固態變壓器(SST)設計 的關鍵技術。這項基礎技術還推動了電力設備的全面布局,涵蓋2300V、3300V和6500V的商用解決方案,以及針對10kV高壓等級的尖端研發項目。
最近納微半導體推出的100V氮化鎵FET產品,采用先進雙面散熱封裝,具備卓越的能效、功率密度與熱性能。該系列產品專為54V輸出級的同步整流FET或中間總線轉換器(IBC)
初級級優化設計(GPU電源板上的DC-DC變換級),其中超高密度和熱管理對于滿足下一代AI計算平臺的需求至關重要。100V氮化鎵FET通過與PSMC的新戰略合作伙伴關系,采用200毫米GaN-on-Si工藝制造,實現了可擴展的高產量生產。
納微半導體還推出了一種高功率密度的10 kW直流-直流解決方案,可在全磚塊尺寸(61mm×116mm×12mm)內將800V直流轉換為50V直流,包括輔助電源和控制。該方案采用三級半橋LLC諧振轉換器,作為直流變壓器(DCX)運行。初級側的三級拓撲通過交替切換接地、半輸入電壓和全輸入電壓來降低電壓需求,從而提高系統效率。LLC采用兩個電感器和一個電容器作為諧振轉換器,利用軟開關技術實現最高效率。這使得平面磁體能夠提供最大集成度和最高開關頻率。同步整流級激活100V氮化鎵場效應晶體管,提供低導通路徑并支持最高頻率。兩個SR氮化鎵場效應晶體管并聯以提高系統功率密度。
安森美:安森美表示其智能電源產品組合通過在供電全環節提供高能效、高密度電源轉換技術(從變電站的高壓交流/直流轉換,到處理器級的精準電壓調節),為下一代AI數據中心發揮關鍵作用。
從現有的400V系統(普遍采用650V/750V器件)升級至800V系統,其關鍵瓶頸在于高壓器件——如1200V SiC MOSFET與JFET的成熟度。安森美利用數十年來在硅與碳化硅(SiC)技術方面的創新,為固態變壓器、電源單元、800VDC配電及核心供電提供業界領先的解決方案,所有這些方案都集成了智能監測與控制功能。這種技術能力的廣度和深度使安森美成為少數能以可擴展、可實際落地的設計滿足現代AI基礎設施嚴苛供電需求的公司之一。
PI:PI在800VDC AI數據中心架構中提供的核心方案是基于1250V/1700V PowiGaN HEMT共源共柵開關,提供“主功率變換 + 輔助電源”的全場景解決方案,比如用1250V PowiGaN單管構建半橋LLC,僅需2個驅動器(1個隔離式)和1個偏置電源,拓撲復雜度大幅降低。既解決傳統堆疊650V GaN的拓撲復雜問題,又突破1200V SiC的高頻效率瓶頸,同時滿足高可靠性與高功率密度需求。
PI表示,憑借Power Integrations專有的PowiGaN技術,可以實現額定耐壓超過1200V的高可靠性GaN HEMT。這些業界首創的1250V GaN開關可以幫助設計人員為NVIDIA 800 VDC AI數據中心架構構建高功率密度、高效率的電源,與使用1200V SiC的解決方案或使用650V GaN的堆疊拓撲結構相比,性能有顯著提升。
瑞薩:瑞薩800V方案的核心硬件是第四代SuperGaN?耗盡型平臺(TP65H030G4P系列)。30mΩ導通電阻、4V閾值電壓與14%晶粒面積縮減,使單顆FET在800V母線環境下仍保持較低開關損耗;共源共柵結構兼容傳統硅驅動器,客戶無需更換柵極驅動IP,即可在1-10kW圖騰柱PFC、雙向DC-DC或LLC-DCX拓撲中快速導入。實測4.2kW參考設計峰值效率99.2%,功率密度120W/in3,散熱器重量減輕300g,單臺服務器電源可節省8.5美元BOM成本。
為了兼顧“高壓輸送”與“低壓負載”兩端,瑞薩提出“48V-800V可堆棧”架構:機柜背板先以800V匯集UPS或光伏直流,再通過1:4 LLC-DCX模塊把母線降到192V中間軌,最后以非隔離48V DCX給GPU/CPU供電;每一級轉換效率≥98%,整機柜PUE可降至1.08以下。LLC-DCX采用GaN初級+硅MOSFET次級,利用零電壓開關(ZVS)與磁集成變壓器,將開關頻率推高至500kHz,功率密度提升2.5倍,同時保持<2ms的掉電保持時間,滿足鉑金級UPS規范。
瑞薩在800V生態中還提供“FET+驅動+控制器”一站式BOM:REXFET?系列900V/650V GaN FET、ISL8182/ISL8183數字控制器、以及低邊/半橋驅動器,全部通過雙源生產與AEC-Q101認證,可在-55°C~175°C區間長期運行。針對AI服務器10-15年生命周期的可靠性要求,瑞薩在封裝層面引入頂部散熱TOLT與底部散熱TOLL選項,結-殼熱阻分別降至0.8K/W與0.6K/W;同時提供IMON/TMON模擬輸出,實現實時電流與結溫監測,方便BMC進行預測性維護。
羅姆:羅姆的Si MOSFET代表產品“RY7P250BM”被全球云平臺企業認證為推薦器件。該產品作為一款為 AI服務器必備的熱插拔電路專門設計的48V電源系統用100V功率MOSFET,以8080的小型封裝實現業界超寬的SOA(安全工作區),并實現僅1.86mΩ的超低導通電阻。在要求高密度和高可用性的云平臺中,有助于降低電力損耗并提升系統的可靠性。
SiC元器件的優勢在于可降低工業等領域中高電壓、大電流應用的損耗。英偉達800V HVDC架構旨在為功率超過1MW的服務器機架供電,這對于推進其大規模部署計劃也起著至關重要的作用。這一新型基礎設施的核心在于可將電網的13.8kV交流電直接轉換為800V的直流電。而傳統的54V機架電源系統除了受物理空間限制(要滿足小型化需求)外,還存在銅材使用量大、電力轉換損耗高等問題。
羅姆的SiC MOSFET在高電壓、大功率環境下可發揮出卓越性能,不僅能通過降低開關損耗和導通損耗來提高效率,還以超小體積實現了滿足高密度系統設計要求的高可靠性。這些特性恰好與英偉達800V HVDC架構所追求“減少銅材使用量”、“將能量損耗最小化”以及“簡化數據中心整體的電力轉換”等需求相契合。
另外,作為對SiC產品的補充,羅姆同時還積極推進GaN技術研發,現已推出EcoGaN?系列產品,包括150V和650V耐壓的GaN HEMT、柵極驅動器以及集成了這些器件的Power Stage IC。SiC在高電壓、大電流應用中表現出色,而GaN則在100V~650V電壓范圍內性能優異,具有出色的介電擊穿強度、低導通電阻以及超高速開關特性。此外,在羅姆自有的Nano Pulse Control?技術的加持下,其開關性能得到進一步提升,脈沖寬度可縮短至最低2ns。這些產品充分滿足AI數據中心追求小型化和高效率電源系統的需求。
除功率器件外,羅姆還推出搭載第4代SiC芯片的頂部散熱型HSDIP20等高輸出功率SiC模塊產品。這些 1200V SiC模塊已面向LLC方式的AC-DC轉換器和一次DC-DC轉換器進行了優化,可實現高效率、高密度的電力轉換,適用于800V輸配電系統等兆瓦級AI工廠。
意法半導體:最近英偉達宣布已完成對意法半導體(ST)12kW配電概念驗證板的設計驗證測試,這一成果標志著該項目正式邁入生產驗證測試階段。
意法半導體是英偉達新推出的800V機架配電開發計劃中的重要合作伙伴。雙方合作的核心原因是意法半導體研發的高功率密度電力傳輸板(PBD)。這款傳輸板采用小型化設計,卻能承載12kW的功率。依托碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)功率芯片技術的最新突破、STGAP硅基嵌入式電隔離專利,以及先進的模擬數字信號處理能力,意法半導體正推動數據中心行業邁入新時代。借助這款電力傳輸板,英偉達得以縮減線纜體積、提升系統效率。此次合作實現了數據中心領域的一項重要突破:ST首次達成12kW電能持續輸出,且能效超過98%;在輸出電壓為50V時,功率密度更是突破2600W/in3。
為應對800V機架的固有挑戰,同時滿足計算機系統的帶電插拔要求,意法半導體將解決方案分為兩部分:帶電插拔保護電路與電能功率轉換器。其中,帶電插拔保護電路采用意法半導體的1200V碳化硅(SiC)器件與電隔離型BCD(BIPOLAR-CMOS-DMOS)控制器。
解決方案的第二部分是DC-DC轉換器,其功能是將整個機架的800V電壓轉換為單臺服務器所需的50V電壓。為在極小的機位空間內實現這一轉換,意法半導體在原邊采用650V氮化鎵(GaN)晶體管堆疊式半橋架構,搭配STGAP電隔離柵極驅動器。
在副邊設計中,意法半導體采用100V低壓氮化鎵(GaN)晶體管、低壓柵極驅動器及STM32G4微控制器。
德州儀器:在今年5月,TI就宣布與英偉達合作開發用于數據中心服務器 800V 高壓直流 (HVDC) 配電系統的電源管理和傳感技術。而在最近,TI也推出新的設計資源和電源管理芯片,面向數據中心電源管理架構從 12V 到 48V 再到 800VDC的擴展。
其中包括30kW AI 服務器電源單元參考設計,為了支持嚴格的 AI 工作負載要求,TI 的雙級電源參考設計使用三相三電平飛跨電容器功率因數校正轉換器,并與雙 Δ-Δ 三相電感器-電感器-電容器轉換器搭配使用。該電源可配置為單路 800V 輸出,電源或多路獨立輸出。
在雙相智能功率級產品上,TI 的CSD965203B是市場上峰值功率密度較高的功率級,每相峰值電流為 100A,并將兩個功率相位集成于 5mm x 5mm 的四方扁平無引線封裝中。該器件使設計人員能夠在較小的印刷電路板面積上增加相位計數和功率輸送,從而提高效率和性能。
TI還推出了用于橫向電力輸送的雙相智能電源模塊CSDM65295,在緊湊的 9mm x 10mm x 5mm 封裝中提供高達 180A 的峰值輸出電流,幫助工程師在兼顧熱管理的情況下提高數據中心的功率密度。該模塊集成了兩個功率級和兩個電感器,具有跨電感電壓調節 (TLVR) 選項,可保持高效率和可靠運行。
在中間母線變流器中TI提供了基于GaN的LMM104RM0 轉換器模塊,能夠以四分之一磚型 (58.4mm x 36.8mm) 的外形尺寸提供高達1.6kW 的輸出功率,具備超過 97.5% 的輸入到輸出功率轉換效率和高輕負載效率,可實現多個模塊之間的有源電流共享。
電力系統組件供應商
英偉達最新的供應商名單為:貿聯(BizLink)、臺達電子、偉創力(Flex)、通用電氣弗諾瓦(GE Vernova)、Lead Wealth(比亞迪電子控股)、光寶科技、麥格米特電氣。
臺達電子:COMPUTEX 2025上臺達展出了最新的HVDC高壓直流方案,包括列間電源系統:因應GPU高運算用電,支援未來AI平臺系統,系統功率達800kW,輸出可達800VDC,搭配電池與電容模組,整機效率高達98%。
高壓直流機架式電源:2OU 180kW及1OU 72kW AC-DC機架式電源可支援三相電源415VAC至 480VAC交流輸入電壓,并輸出800VDC直流電,能源轉換效率高達98%;另有90kW DC-DC機架式電源,可進一步降壓至50VDC。
機架式高功率電容模組:內建超級電容,可因應GPU快速運算時的動態負載變化,進行即時充放電。若遇到電網突然斷電的情況,能提供15秒/20kW電力輸出作為備援電力,避免數據流失。
e-Fuse模組:配置于HVDC架構中的PDU/CBU/BBU/DC機架式電源,具備電壓、電流異常與過溫保護功能,并支持熱交換過程中的安全斷開與緩啟動,相較于傳統機械式繼電器,反應速度超過千倍,且更加安全。
液冷/高壓直流氣冷匯流排:新推出的核芯液冷匯流排和高壓直流氣冷匯流排,分別支援50VDC/8000A及800VDC/1000A以上的功率傳遞,確保系統穩定運行。
HVDC高壓直流機柜風扇墻:高壓直流驅動氣冷散熱設計,提供高功率、高性能風扇墻設計,維護系統穩定運行。
臺達還展示了800V HVDC 電源系統與固態變壓器(SST)原型機,顛覆傳統數據中心的 “多階降壓” 邏輯,其 SST 支持 10-34.5kV 中壓輸入,可直接將電網電力轉換為 800V DC,省去傳統架構中的工頻變壓器與 415V AC 母線環節,系統效率提升 5%。
麥格米特:在2025年英偉達GTC大會上,麥格米特展示出800V Sider car rack方案,單柜功率570KW,內含19個800V直流輸出的30kW PSU以及19個電容模組(Capacitor module)。同時采用SiC 器件實現 98% 轉換效率,功率密度達 640W/in3,僅需 8U 空間即可滿足 1MW 機架的供電需求,較傳統方案釋放 80% 的機架空間。該模塊已通過 NVIDIA 兼容性測試,可與 Kyber 機架無縫集成,預計 2026 年進入量產階段。
而為了解決數據中心單機柜功率需求,今年英偉達開始大力推動800V HVDC架構,通過在數據中心內升級高壓直流母線,減少AC/DC的轉換部分,降低損耗的同時,也能夠提高機架內的空間利用率。800V HVDC架構的具體細節可以看我們10月15日發布的《英偉達加速800V HVDC架構落地,三家本土企業打入供應鏈!》一文。
新的供電架構帶來的是供應鏈的重構,英偉達公開了一系列包括芯片、電力系統組件、系統供應商等合作伙伴名單,那么我們今天來看看目前這些廠商針對800V HVDC架構推出了哪些解決方案和產品。
芯片供應商
英偉達最新的供應商名單為:ADI、萬國半導體(AOS)、EPC、英飛凌、英諾賽科、MPS、納微半導體(Navitas)、安森美半導體(onsemi)、Power Integrations、瑞薩電子(Renesas)、立锜科技(Richtek)、羅姆半導體(ROHM)、意法半導體、德州儀器
ADI:ADI在今年8月宣布支持800V DC數據中心架構,其解決方案涵蓋機架級熱插拔保護、智能高壓轉換等多個領域,正助力數據中心向800 VDC架構轉型。這些解決方案具備高可靠性與高能效,能夠滿足高負載AI工作任務的嚴苛需求。隨著NVIDIA將其平臺拓展至各大云服務提供商,ADI表示也在為相關底層基礎設施的研發提供支持,助力AI的持續發展。
ADI熱插拔控制器用于執行接插板熱插拔時所需的各種管理功能,集成先進的轉換器和放大器內核,用于電源監測和控制,并采用獲得專利的電路提供出色的±0.3%監控精度。這些設備安全準確地監控典型服務器機架系統的電源使用情況,使操作人員能夠遠程監控各機架,從而節省電能并盡量減少系統停機時間。
以ADI官網推薦的產品ADM1281為例,這款具有 PMBus 接口的熱插拔控制器和數字電源及能量監視器,具有通過集成的12位ADC回讀電流、電壓、功率和溫度的功能,精度位±0.3%,可報告一段時間內的電力和能源消耗;短路響應時間為290納秒,電阻可編程5 mV至25 mV VSENSE 限流值。面向服務器、電力監控、電信和數據通信設備等應用。
萬國半導體:AOS近日宣布其全線功率半導體解決方案助力NVIDIA最新發布的800伏直流架構。AOS電源IC及分立器件產品線資深副總裁Ralph Monteiro表示:“作為高性能數據中心市場的核心供應商,我們的碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)產品組合,與采用800V直流架構的新一代AI工廠的核心技術需求高度契合。目前我們正與NVIDIA展開深度合作,致力于為800V直流系統研發功率半導體解決方案——從初始的交流轉直流環節,到機柜內的最終直流轉換階段,為新型配電模塊提供所需的高效能效與功率密度。”
在高壓轉換場景應用中,AOS公司的碳化硅器件(包括第三代AOM020V120X3與頂部散熱型AOGT020V120X2Q產品)具備卓越的耐壓表現與低損耗特性,可完美適配兩種創新架構——既適用于邊柜供電方案(Sidecar方案),也能用在單極轉換方案(即SST方案),將13.8kV交流電網電力一步到位轉換為800V直流的顛覆性設計。
在服務器機柜高密度直流轉換方案上,AOS公司的650V氮化鎵場效應晶體管(如即將推出的AOGT035V65GA1)與100V氮化鎵器件(如AOFG018V10GA1),為800V直流電至GPU所需低壓的高密度轉換提供關鍵技術支撐。這些器件的高頻開關特性使得轉換器體積更小、重量更輕,從而釋放寶貴空間以部署更多計算單元,同時顯著提升散熱效率。
在封裝技術上,AOS公司的80V、100V堆疊式MOSFET(如AOPL68801)與100V氮化鎵器件采用共用封裝設計,使設計人員能在LLC拓撲次級側及54V-12V總線變換器中靈活權衡成本與能效。其創新的堆疊封裝技術更為LLC次級側插座帶來了突破性的功率密度提升。
而針對54V至12V的轉換階段及后續AI SoC的降壓需求,AOS還提供支持多路輸出的16相控制器方案。該高性能解決方案通過精準的相位控制實現能效優化,為人工智能計算核心提供穩定可靠的電力供應。
EPC:EPC是一家氮化鎵解決方案商,在近日推出了面向AI數據中心800V直流配電系統的功率轉換器,這是一款基于串聯輸出并聯(ISOP)拓撲結構的低成本、超薄型 6 kW 800V 轉 12.5V 轉換器,采用了功率GaN解決方案。
在英偉達這次推出的800V HVDC架構中,機房母線的800V DC是直接輸入到機構內,通過機柜內的DC-DC直接降壓至12V。EPC該轉換器則完全符合該架構的需求,同時得益于GaN功率器件帶來的高功率密度,該方案占用面積不足5000 mm2,高度僅 8 mm,非常適合空間受限的AI主板應用。同時高效地將800V直流轉換為12.5V直流,靠近負載端供電,減少母線損耗并提升系統整體效率。
英飛凌:今年5月,英飛凌宣布與英偉達攜手開發采用集中式電源供電的800V高壓直流架構所需的下一代電源系統。英飛凌表示,其在電源轉換領域擁有深厚的積淀和技術專長,能夠提供從電網到處理器核心的電源轉換解決方案,全面覆蓋硅、碳化硅和氮化鎵等所有相關的半導體材料。除了擴展HVDC電源架構,英飛凌亦將繼續通過涵蓋整個電源流程、基于所有相關半導體材料的廣泛產品組合,為超大規模計算和AI數據中心運營商的先進DC-DC多相解決方案和中繼架構提供支持。
最新的信息顯示,英飛凌和英偉達還正在AI服務器安全和服務方面進行合作,例如熱插拔控制器功能,該功能使未來的服務器主板能夠在800 VDC電源架構中運行。近日英飛凌就推出了其48 V智能 eFuse 系列和用于 AI 數據中心 400 V 和 800 V 電源架構的熱插拔控制器參考板。
英飛凌的智能 eFuse IC 系列XDP730、XDP720 和 XDP721/22 是當前 AI 數據中心 48 V 供電系統的關鍵組件。它們集成了一系列產品,包括數字保護控制器、OptiMOS? FET、柵極驅動器和電流傳感器。電子保險絲支持熱插拔,能夠在系統仍通電和運行時將 IT 和電源設備連接到直流總線或斷開連接。
在 400 V 和 800 V 的高電壓系統中,熱插拔因其高能耗而變得更加困難,英飛凌推出了針對未來 400 V / 800 V 機架架構優化的 REF_XDP701_4800 熱插拔控制器參考設計,結合英飛凌的 1200 V CoolSiC? JFET?技術,數字熱插拔控制器允許在線性模式下控制器件,從而使電源系統安全可靠地運行,數據中心運營商可以在800 VDC架構中更換服務器板,而其他服務器則繼續在同一機架中運行,降低了停機風險并實現了服務器機架的安全維護。
英諾賽科:作為英偉達800V HVDC芯片端唯一的中國供應商,英諾賽科表示公司是唯一實現1200V至15V氮化鎵量產的公司,可提供從800V到1V的全鏈路解決方案。這使英諾賽科成為唯一有能力為所有轉換階段提供全GaN功率解決方案的供應商,從容應對未來架構為滿足更高功率需求的演變。
在800V輸入側,英諾賽科氮化鎵(GaN)與碳化硅(SiC)相比在每個開關半周期內可降低80%的驅動損耗和50%的開關損耗,從而實現整體功耗降低10%。
在54V輸出端,僅需16顆英諾賽科氮化鎵器件即可實現與32顆硅MOSFET相同的導通損耗,不僅將功率密度提升一倍,還使驅動損耗降低90%。
與現有機架架構中的硅MOSFET相比,800 VDC的低壓電源轉換階段采用氮化鎵材料可將開關損耗降低70%,并在相同體積內實現功率輸出提升40%,大幅提升功率密度。
基于氮化鎵的低壓功率級可擴展以支持更高功率的GPU型號,其動態響應得到提升,同時降低了電路板上的電容成本。
納微半導體:納微半導體通過收購GeneSiC,構建了完整的第三代半導體產品線。在800V DC架構中,納微半導體表示GeneSiC?專有的溝槽輔助平面碳化硅MOSFET技術是實現高效可靠新一代固態變壓器(SST)設計 的關鍵技術。這項基礎技術還推動了電力設備的全面布局,涵蓋2300V、3300V和6500V的商用解決方案,以及針對10kV高壓等級的尖端研發項目。
最近納微半導體推出的100V氮化鎵FET產品,采用先進雙面散熱封裝,具備卓越的能效、功率密度與熱性能。該系列產品專為54V輸出級的同步整流FET或中間總線轉換器(IBC)
初級級優化設計(GPU電源板上的DC-DC變換級),其中超高密度和熱管理對于滿足下一代AI計算平臺的需求至關重要。100V氮化鎵FET通過與PSMC的新戰略合作伙伴關系,采用200毫米GaN-on-Si工藝制造,實現了可擴展的高產量生產。
納微半導體還推出了一種高功率密度的10 kW直流-直流解決方案,可在全磚塊尺寸(61mm×116mm×12mm)內將800V直流轉換為50V直流,包括輔助電源和控制。該方案采用三級半橋LLC諧振轉換器,作為直流變壓器(DCX)運行。初級側的三級拓撲通過交替切換接地、半輸入電壓和全輸入電壓來降低電壓需求,從而提高系統效率。LLC采用兩個電感器和一個電容器作為諧振轉換器,利用軟開關技術實現最高效率。這使得平面磁體能夠提供最大集成度和最高開關頻率。同步整流級激活100V氮化鎵場效應晶體管,提供低導通路徑并支持最高頻率。兩個SR氮化鎵場效應晶體管并聯以提高系統功率密度。
安森美:安森美表示其智能電源產品組合通過在供電全環節提供高能效、高密度電源轉換技術(從變電站的高壓交流/直流轉換,到處理器級的精準電壓調節),為下一代AI數據中心發揮關鍵作用。
從現有的400V系統(普遍采用650V/750V器件)升級至800V系統,其關鍵瓶頸在于高壓器件——如1200V SiC MOSFET與JFET的成熟度。安森美利用數十年來在硅與碳化硅(SiC)技術方面的創新,為固態變壓器、電源單元、800VDC配電及核心供電提供業界領先的解決方案,所有這些方案都集成了智能監測與控制功能。這種技術能力的廣度和深度使安森美成為少數能以可擴展、可實際落地的設計滿足現代AI基礎設施嚴苛供電需求的公司之一。
PI:PI在800VDC AI數據中心架構中提供的核心方案是基于1250V/1700V PowiGaN HEMT共源共柵開關,提供“主功率變換 + 輔助電源”的全場景解決方案,比如用1250V PowiGaN單管構建半橋LLC,僅需2個驅動器(1個隔離式)和1個偏置電源,拓撲復雜度大幅降低。既解決傳統堆疊650V GaN的拓撲復雜問題,又突破1200V SiC的高頻效率瓶頸,同時滿足高可靠性與高功率密度需求。
PI表示,憑借Power Integrations專有的PowiGaN技術,可以實現額定耐壓超過1200V的高可靠性GaN HEMT。這些業界首創的1250V GaN開關可以幫助設計人員為NVIDIA 800 VDC AI數據中心架構構建高功率密度、高效率的電源,與使用1200V SiC的解決方案或使用650V GaN的堆疊拓撲結構相比,性能有顯著提升。
瑞薩:瑞薩800V方案的核心硬件是第四代SuperGaN?耗盡型平臺(TP65H030G4P系列)。30mΩ導通電阻、4V閾值電壓與14%晶粒面積縮減,使單顆FET在800V母線環境下仍保持較低開關損耗;共源共柵結構兼容傳統硅驅動器,客戶無需更換柵極驅動IP,即可在1-10kW圖騰柱PFC、雙向DC-DC或LLC-DCX拓撲中快速導入。實測4.2kW參考設計峰值效率99.2%,功率密度120W/in3,散熱器重量減輕300g,單臺服務器電源可節省8.5美元BOM成本。
為了兼顧“高壓輸送”與“低壓負載”兩端,瑞薩提出“48V-800V可堆棧”架構:機柜背板先以800V匯集UPS或光伏直流,再通過1:4 LLC-DCX模塊把母線降到192V中間軌,最后以非隔離48V DCX給GPU/CPU供電;每一級轉換效率≥98%,整機柜PUE可降至1.08以下。LLC-DCX采用GaN初級+硅MOSFET次級,利用零電壓開關(ZVS)與磁集成變壓器,將開關頻率推高至500kHz,功率密度提升2.5倍,同時保持<2ms的掉電保持時間,滿足鉑金級UPS規范。
瑞薩在800V生態中還提供“FET+驅動+控制器”一站式BOM:REXFET?系列900V/650V GaN FET、ISL8182/ISL8183數字控制器、以及低邊/半橋驅動器,全部通過雙源生產與AEC-Q101認證,可在-55°C~175°C區間長期運行。針對AI服務器10-15年生命周期的可靠性要求,瑞薩在封裝層面引入頂部散熱TOLT與底部散熱TOLL選項,結-殼熱阻分別降至0.8K/W與0.6K/W;同時提供IMON/TMON模擬輸出,實現實時電流與結溫監測,方便BMC進行預測性維護。
羅姆:羅姆的Si MOSFET代表產品“RY7P250BM”被全球云平臺企業認證為推薦器件。該產品作為一款為 AI服務器必備的熱插拔電路專門設計的48V電源系統用100V功率MOSFET,以8080的小型封裝實現業界超寬的SOA(安全工作區),并實現僅1.86mΩ的超低導通電阻。在要求高密度和高可用性的云平臺中,有助于降低電力損耗并提升系統的可靠性。
SiC元器件的優勢在于可降低工業等領域中高電壓、大電流應用的損耗。英偉達800V HVDC架構旨在為功率超過1MW的服務器機架供電,這對于推進其大規模部署計劃也起著至關重要的作用。這一新型基礎設施的核心在于可將電網的13.8kV交流電直接轉換為800V的直流電。而傳統的54V機架電源系統除了受物理空間限制(要滿足小型化需求)外,還存在銅材使用量大、電力轉換損耗高等問題。
羅姆的SiC MOSFET在高電壓、大功率環境下可發揮出卓越性能,不僅能通過降低開關損耗和導通損耗來提高效率,還以超小體積實現了滿足高密度系統設計要求的高可靠性。這些特性恰好與英偉達800V HVDC架構所追求“減少銅材使用量”、“將能量損耗最小化”以及“簡化數據中心整體的電力轉換”等需求相契合。
另外,作為對SiC產品的補充,羅姆同時還積極推進GaN技術研發,現已推出EcoGaN?系列產品,包括150V和650V耐壓的GaN HEMT、柵極驅動器以及集成了這些器件的Power Stage IC。SiC在高電壓、大電流應用中表現出色,而GaN則在100V~650V電壓范圍內性能優異,具有出色的介電擊穿強度、低導通電阻以及超高速開關特性。此外,在羅姆自有的Nano Pulse Control?技術的加持下,其開關性能得到進一步提升,脈沖寬度可縮短至最低2ns。這些產品充分滿足AI數據中心追求小型化和高效率電源系統的需求。
除功率器件外,羅姆還推出搭載第4代SiC芯片的頂部散熱型HSDIP20等高輸出功率SiC模塊產品。這些 1200V SiC模塊已面向LLC方式的AC-DC轉換器和一次DC-DC轉換器進行了優化,可實現高效率、高密度的電力轉換,適用于800V輸配電系統等兆瓦級AI工廠。
意法半導體:最近英偉達宣布已完成對意法半導體(ST)12kW配電概念驗證板的設計驗證測試,這一成果標志著該項目正式邁入生產驗證測試階段。
意法半導體是英偉達新推出的800V機架配電開發計劃中的重要合作伙伴。雙方合作的核心原因是意法半導體研發的高功率密度電力傳輸板(PBD)。這款傳輸板采用小型化設計,卻能承載12kW的功率。依托碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)功率芯片技術的最新突破、STGAP硅基嵌入式電隔離專利,以及先進的模擬數字信號處理能力,意法半導體正推動數據中心行業邁入新時代。借助這款電力傳輸板,英偉達得以縮減線纜體積、提升系統效率。此次合作實現了數據中心領域的一項重要突破:ST首次達成12kW電能持續輸出,且能效超過98%;在輸出電壓為50V時,功率密度更是突破2600W/in3。
為應對800V機架的固有挑戰,同時滿足計算機系統的帶電插拔要求,意法半導體將解決方案分為兩部分:帶電插拔保護電路與電能功率轉換器。其中,帶電插拔保護電路采用意法半導體的1200V碳化硅(SiC)器件與電隔離型BCD(BIPOLAR-CMOS-DMOS)控制器。
解決方案的第二部分是DC-DC轉換器,其功能是將整個機架的800V電壓轉換為單臺服務器所需的50V電壓。為在極小的機位空間內實現這一轉換,意法半導體在原邊采用650V氮化鎵(GaN)晶體管堆疊式半橋架構,搭配STGAP電隔離柵極驅動器。
在副邊設計中,意法半導體采用100V低壓氮化鎵(GaN)晶體管、低壓柵極驅動器及STM32G4微控制器。
德州儀器:在今年5月,TI就宣布與英偉達合作開發用于數據中心服務器 800V 高壓直流 (HVDC) 配電系統的電源管理和傳感技術。而在最近,TI也推出新的設計資源和電源管理芯片,面向數據中心電源管理架構從 12V 到 48V 再到 800VDC的擴展。
其中包括30kW AI 服務器電源單元參考設計,為了支持嚴格的 AI 工作負載要求,TI 的雙級電源參考設計使用三相三電平飛跨電容器功率因數校正轉換器,并與雙 Δ-Δ 三相電感器-電感器-電容器轉換器搭配使用。該電源可配置為單路 800V 輸出,電源或多路獨立輸出。
在雙相智能功率級產品上,TI 的CSD965203B是市場上峰值功率密度較高的功率級,每相峰值電流為 100A,并將兩個功率相位集成于 5mm x 5mm 的四方扁平無引線封裝中。該器件使設計人員能夠在較小的印刷電路板面積上增加相位計數和功率輸送,從而提高效率和性能。
TI還推出了用于橫向電力輸送的雙相智能電源模塊CSDM65295,在緊湊的 9mm x 10mm x 5mm 封裝中提供高達 180A 的峰值輸出電流,幫助工程師在兼顧熱管理的情況下提高數據中心的功率密度。該模塊集成了兩個功率級和兩個電感器,具有跨電感電壓調節 (TLVR) 選項,可保持高效率和可靠運行。
在中間母線變流器中TI提供了基于GaN的LMM104RM0 轉換器模塊,能夠以四分之一磚型 (58.4mm x 36.8mm) 的外形尺寸提供高達1.6kW 的輸出功率,具備超過 97.5% 的輸入到輸出功率轉換效率和高輕負載效率,可實現多個模塊之間的有源電流共享。
電力系統組件供應商
英偉達最新的供應商名單為:貿聯(BizLink)、臺達電子、偉創力(Flex)、通用電氣弗諾瓦(GE Vernova)、Lead Wealth(比亞迪電子控股)、光寶科技、麥格米特電氣。
臺達電子:COMPUTEX 2025上臺達展出了最新的HVDC高壓直流方案,包括列間電源系統:因應GPU高運算用電,支援未來AI平臺系統,系統功率達800kW,輸出可達800VDC,搭配電池與電容模組,整機效率高達98%。
高壓直流機架式電源:2OU 180kW及1OU 72kW AC-DC機架式電源可支援三相電源415VAC至 480VAC交流輸入電壓,并輸出800VDC直流電,能源轉換效率高達98%;另有90kW DC-DC機架式電源,可進一步降壓至50VDC。
機架式高功率電容模組:內建超級電容,可因應GPU快速運算時的動態負載變化,進行即時充放電。若遇到電網突然斷電的情況,能提供15秒/20kW電力輸出作為備援電力,避免數據流失。
e-Fuse模組:配置于HVDC架構中的PDU/CBU/BBU/DC機架式電源,具備電壓、電流異常與過溫保護功能,并支持熱交換過程中的安全斷開與緩啟動,相較于傳統機械式繼電器,反應速度超過千倍,且更加安全。
液冷/高壓直流氣冷匯流排:新推出的核芯液冷匯流排和高壓直流氣冷匯流排,分別支援50VDC/8000A及800VDC/1000A以上的功率傳遞,確保系統穩定運行。
HVDC高壓直流機柜風扇墻:高壓直流驅動氣冷散熱設計,提供高功率、高性能風扇墻設計,維護系統穩定運行。
臺達還展示了800V HVDC 電源系統與固態變壓器(SST)原型機,顛覆傳統數據中心的 “多階降壓” 邏輯,其 SST 支持 10-34.5kV 中壓輸入,可直接將電網電力轉換為 800V DC,省去傳統架構中的工頻變壓器與 415V AC 母線環節,系統效率提升 5%。
麥格米特:在2025年英偉達GTC大會上,麥格米特展示出800V Sider car rack方案,單柜功率570KW,內含19個800V直流輸出的30kW PSU以及19個電容模組(Capacitor module)。同時采用SiC 器件實現 98% 轉換效率,功率密度達 640W/in3,僅需 8U 空間即可滿足 1MW 機架的供電需求,較傳統方案釋放 80% 的機架空間。該模塊已通過 NVIDIA 兼容性測試,可與 Kyber 機架無縫集成,預計 2026 年進入量產階段。
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