電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）去年英偉達(dá)大力推動(dòng)數(shù)據(jù)中心800V HVDC供電架構(gòu)，背后的原因是算力芯片的功耗不斷提升，數(shù)據(jù)中心的算力卡規(guī)模不斷增大。而伴隨著高壓架構(gòu)的加入，市場主要關(guān)注的是PSU電源和變壓器。

根據(jù)英偉達(dá)的規(guī)劃，800V HVDC架構(gòu)將會(huì)伴隨2027年NVIDIA Kyber機(jī)架同步量產(chǎn)，而除了接下來類似SST、PSU等部件需要迎來一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)之外，在高壓的帶動(dòng)下，各種連接器和線纜也需要進(jìn)行改進(jìn)，以應(yīng)對(duì)服務(wù)器內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境以及更高的電壓。

超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的電源架構(gòu)趨勢(shì)

2025年的OCP全球峰會(huì)上，全球最大的數(shù)據(jù)中心電源供應(yīng)商臺(tái)達(dá)分享了目前數(shù)據(jù)中心電源架構(gòu)的發(fā)展路線圖。

2025到2026年主流的數(shù)據(jù)中心電源方案是采用傳統(tǒng)的415/480VAC交流母線，將高壓電轉(zhuǎn)換以及電池備份單元BBU的部件單獨(dú)放在一個(gè)側(cè)置機(jī)柜中，與計(jì)算機(jī)架獨(dú)立，通過HVDC（如±400V）直接供電給服務(wù)器機(jī)架。這分離了電源和計(jì)算部件，提高了機(jī)架內(nèi)計(jì)算密度，減少了傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換損失。IT 機(jī)柜內(nèi)部采用 50V 總線，這是目前 OCP的主流標(biāo)準(zhǔn)，旨在提高能效并減少銅纜使用。

2026到2027年，隨著芯片功耗突破 1000W，風(fēng)冷已接近極限，液冷將成為標(biāo)配。在電源轉(zhuǎn)換的部分，采用三相電源供應(yīng)單元PSU。在這個(gè)過渡階段，輸出的部分同時(shí)支持 50V 和 HVDC 直接輸出至服務(wù)器。這意味著供電鏈路正在縮短，減少了中間轉(zhuǎn)換帶來的能量損耗。

預(yù)計(jì)到2027年后，數(shù)據(jù)中心供電將實(shí)現(xiàn)端到端的直流化，在輸入端徹底取消AC總線，改為800VDC /±400VDC 的高壓直流母線槽，其中的關(guān)鍵是固態(tài)變壓器，SST 能夠取代體積龐大的傳統(tǒng)變壓器，提供更靈活、更高效的電力轉(zhuǎn)換，HVDC 直接進(jìn)入機(jī)架并直接供給服務(wù)器。這種架構(gòu)大幅減少了從電網(wǎng)到芯片之間的電流轉(zhuǎn)換步驟，能有效支撐單機(jī)柜100kW 甚至更高的功率密度。

顯然，數(shù)據(jù)中心為了滿足更高的功率需求，降低傳輸損耗，去交流化已經(jīng)成為未來的趨勢(shì)，交流電在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的傳輸路徑越來越短，直流電正在從機(jī)架內(nèi)部向整個(gè)機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施蔓延；同時(shí)，傳輸電壓的提升，有助于降低線纜的熱損耗，并節(jié)省線纜中銅材料的使用量。

HVDC趨勢(shì)下的連接器趨勢(shì)

連接器作為電力傳輸?shù)闹匾獦蛄海S著HVDC架構(gòu)的落地，也需要經(jīng)歷一系列的變革。包括電源連接器、母線連接器、電纜連接器和總線接口，需要應(yīng)對(duì)更高電壓、更低電流、更高功率密度以及安全性和可靠性的需求。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心低壓母線連接器，一般是應(yīng)用于主流的48V/54V DC系統(tǒng)，支持?jǐn)?shù)百安培電流，但體積大、銅材用量大。

而從過去的415/480VAC交流母線或是50VDC躍升至800VDC（甚至 ±400V 雙極架構(gòu)）后，連接器額定電壓需從原有的600V級(jí)提升至1000V–1500V 級(jí)，以滿足高壓冗余設(shè)計(jì)的安全余量。電壓升高導(dǎo)致電流大幅降低，帶來的好處是連接器體積縮小、重量減輕、銅使用減少45%以上。

但與此同時(shí)，高壓DC弧閃風(fēng)險(xiǎn)更高，在 800VDC 這種高壓直流環(huán)境下，電弧極其危險(xiǎn)且難以熄滅，連接器必須采用滅弧與熱插拔保護(hù)等設(shè)計(jì)。800V 連接器必須集成繼電器開關(guān)或特定的控制引腳。在插拔瞬間，系統(tǒng)會(huì)先通過信號(hào)通信斷電，確保“冷插拔”，防止燒毀觸點(diǎn)或引發(fā)火災(zāi)。

比如安費(fèi)諾和臺(tái)達(dá)展示的方案，會(huì)在連接器前端或電源模塊內(nèi)集成基于寬禁帶半導(dǎo)體的熱插拔保護(hù)電路。安費(fèi)諾下一代 BarKlip / PwrBlade 高壓版連接器針對(duì)第四代開放機(jī)架標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)，在連接器中集成了繼電器開關(guān)。當(dāng)檢測到拔出動(dòng)作時(shí)，繼電器會(huì)在主觸點(diǎn)脫離前切斷電流，從而在源頭上解決直流電弧問題。PwrBlade ULTRA HV設(shè)計(jì)支持最高 600V - 800VDC 的電氣隔離需求，集成專用信號(hào)引腳，用于檢測連接器是否完全到位，配合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)冷插拔。

另外，由于800V已經(jīng)超過了人體安全電壓，連接器也需要進(jìn)行更高級(jí)別的安全防護(hù)設(shè)計(jì)，考慮爬電距離，連接器內(nèi)部觸點(diǎn)之間的距離必須拉大并采用耐高壓等級(jí)更高的絕緣材料，防止在高壓下發(fā)生擊穿。

值得一提的是，由于電動(dòng)汽車上800V平臺(tái)的成熟，目前一些為車企供應(yīng)800V高壓連接器的廠商，也能夠?qū)⑾嚓P(guān)技術(shù)和產(chǎn)品平移到數(shù)據(jù)中心場景中應(yīng)用。

比如TE的AMP+ HVP 800系列連接器主要設(shè)計(jì)用于混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車的功率傳輸應(yīng)用。它專為安全傳輸高電壓和高電流而優(yōu)化，能夠從電池到逆變器、電機(jī)等組件高效輸送電力。該系列雖源于汽車領(lǐng)域，但其高壓特性和高可靠性，使其適用于新興的800VDC數(shù)據(jù)中心HVDC架構(gòu)。

這也是借助電動(dòng)汽車成熟供應(yīng)鏈來加速推動(dòng)數(shù)據(jù)中心供電架構(gòu)發(fā)展的典型例子。


小結(jié)：

不得不說，AI帶來的這一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)，影響和規(guī)模堪比當(dāng)年的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。從算力芯片、先進(jìn)制程、存儲(chǔ)，到功率器件、電源系統(tǒng)、線纜、連接器、液冷、電力基建等，AI帶動(dòng)的數(shù)據(jù)中心需求又帶動(dòng)了一系列規(guī)模龐大產(chǎn)業(yè)升級(jí)。而接下來，產(chǎn)業(yè)升級(jí)的逐步落地與兌現(xiàn)，又將會(huì)反過來驅(qū)動(dòng)AI應(yīng)用端的發(fā)展，未來或許還將會(huì)又更多的產(chǎn)業(yè)因此受益。