德州仪器与英伟达合作开发AI数据中心配电技术

德州仪器 (TI) 宣布，正与英伟达 (NVIDIA) 合作开发用于数据中心服务器 800V 高压直流 (HVDC) 配电系统的电源管理和传感技术。这一全新电源架构将助力下一代 AI 数据中心更具可扩展性和可靠性。

随着人工智能的发展，预计每个数据中心机架的功率需求将从目前的 100kW 增加到未来的 1MW 以上。要为 1MW 的机架供电，目前的 48V 配电系统需要近 450 磅的铜，这使得 48V 系统无法扩展电力输送以满足长期计算需求。

全新的 800V 高压直流配电架构将提供未来 AI 处理器所需的功率密度和转换效率，同时在很大程度上减少电源尺寸、重量和复杂性的增长。这种 800V 架构将使工程师能够随着数据中心需求的变化而扩展节能机架。

德州仪器Kilby实验室电源管理研发总监兼 TI 院士Jeffrey Morroni表示：“一场范式转变正在我们眼前发生。AI 数据中心正在将功率极限推向全新高度。几年前，我们面临的下一个重大挑战是 48V 基础设施。如今，TI 在电源转换方面的专业知识与 NVIDIA 在 AI 领域的专业知识相结合，正在助力 800V 高压直流架构能够满足日益增长的 AI 计算需求。”

英伟达系统工程副总裁Gabriele Gorla表示：“半导体电源系统是实现高性能AI基础设施的重要因素。英伟达正在与供应商合作开发800V高压直流架构，以高效支持下一代强大的大规模AI数据中心。”

英伟达的800V AI数据中心高压直流架构：2027年全面部署

面对AI计算需求的指数级增长，传统数据中心电力架构正面临前所未有的挑战。英伟达宣布其800V高压直流（HVDC）架构将于2027年全面部署，以支持1MW及以上的IT机架功率需求，提升供电效率与可靠性，还大幅降低铜材使用，简化系统结构，并为AI工厂的发展打下坚实基础

为了加速应用，NVIDIA 正在与数据中心电气生态系统中的主要行业合作伙伴合作，包括：

• 芯片提供商： Infineon、MPS、Navitas、ROHM、STMicroelectronics、Texas Instruments

• 动力系统组件： Delta、Flex Power、Lead Wealth、LiteOn、Megmeet

• 数据中心电力系统： Eaton、Schneider Electric、Vertiv

英伟达800V HVDC的高压直流架构不再将目光局限于机架或模块层面，而是以全栈系统视角重构电力系统架构，包括机架、电源、设施级基础设施等。

从变电站进入数据中心的13.8kV交流电在边界处通过工业级整流器一次性转换为800V HVDC，随后通过两根导线直达设备排与IT机架，实现“交流一次转换，直流全程传输”的高度简化电力流动路径。

在配电中，使用 800 V 总线通道从415 V AC切换到800 V DC，可通过相同的导体尺寸多传输85%的功率。出现这种情况的原因是，较高的电压会降低电流需求，降低电阻损耗并提高功率传输效率。

通过采用直接800 V输入，计算机架可以高效地处理电源传输，而无需依赖集成的 AC/DC 转换阶段。这些机架接受两条800 V导体传送，并利用计算机架中的DC/DC转换来驱动GPU设备。消除机架级AC/DC转换元件可腾出宝贵空间来处理更多计算资源，从而实现更高密度的配置并提高散热效率。与需要额外电源模块的传统 AC/DC 转换相比，直接800V输入可简化设计，同时提高性能。

800V HVDC的主要优势在于：

• 可扩展性：使用相同的数据中心电力基础设施，支持功率在100 kW到1 MW以上的机架，从而实现无缝扩展。

• 效率：与当前的54 V系统相比，端到端效率提升高达5%，确保更高的能源利用率。

• 铜缆减少：与传统的415 V AC或480 V DC架构相比，800V HVDC可显著减少数据中心主干的电流、铜缆用量和热损耗。

• 可靠性：传统的IT机架式PSU依靠过度配置来减少机时间，但这会导致频繁的维护周期来更换出现故障的模块。 虽然集中式电源转换可提高系统可靠性，但在HVDC系统中，故障检测和可维护性是关键的创新领域。

• IT机架式PSU的空间限制会造成散热挑战，导致在成本和长期可靠性之间做出权衡。将Power Conversion从机架中移出可降低这些风险。

值得一提的是，由于PSU故障减少，800V HVDC组件维护的人工成本降低，维护成本最多可降低70%。