800VDC，凭什么颠覆传统AI机架供电？

在2026年上半年的每一场大型行业会议上，我们的研究团队都反复看到同样的场景：展位前挤满了十来个人，他们都挤在一旁，倾听着数据中心设备领域的“救世主”们滔滔不绝地宣扬着800V DC的“福音”。他们的说辞每次都一样：800VDC即将彻底改变数据中心的电力基础设施。

每一次架构变革起初看起来都有些过头。运营商花了数十年时间才将水和泄漏排除在数据中心之外，而GPU的热密度使得冷却液直接接触珍贵的硅片变得不可避免。但每一次变革最终还是发生了，因为物理定律和计算经济规律是无法妥协的。

随着GPU集群密度不断增加，Kyber Ultra的单机架功耗接近660kW，物理定律开始失效。电阻损耗与电流的平方成正比，在如此高的功率水平下，铜的质量和散热量都超过了机架的容纳能力。采用800VDC可以省去转换级，降低电阻损耗，并将设施级功耗降低约5%。在1GW的IT负载下，这意味着超过50MW的持续节能，每年节省数千万美元的电费，或者释放新的计算能力。对于所有推理能力的拥护者来说，800VDC的转变是物理定律和系统经济性共同作用的结果。

我们通过InferenceX和工业模型追踪这一转型，这些模型自下而上地展示了效率提升的实现点以及哪些设备类别受到冲击。工业模型包含一个专门的 800VDC 模块，从单个加速器架构入手，自上而下地分析了 800VDC 的渗透率、兆瓦级应用以及电源边车和固态变压器 (SST) 等设备的市场规模。

本次深度分析逐阶段追踪了整个过渡过程：从侧车改造、设施级直流配电，直至最终的SST方案。对于每个阶段，我们都分析了物料清单，并绘制了设备组成/兆瓦的变化图，包括哪些设备得以保留、哪些设备需要重新设计以及哪些设备被淘汰。

800VDC 的变革势必会彻底改变某些供应商的收入轨迹。一年多来，我们一直在工业模型中追踪哪些供应商会受到影响，哪些供应商会受到冲击。该模型估算了 20 多种不同数据中心设计方案（涵盖 70 多种设备类型）的物料清单 (BOM)，并分析了其对 500 多家供应商的影响。该模型基于我们业界领先的数据中心模型构建，后者能够预测 6000 多个数据中心的季度兆瓦 (MW) 需求，并预估设计变更。

简单来说，这里的800VDC 指的是以约 800 伏直流电压通过数据大厅或机架输送电力，然后在靠近计算设备的地方降压。800 这个数字并非随意设定，而是一个足够高的电压，既能显著降低电流（从而降低铜损和热负荷），又能符合许多司法管辖区对“低压直流”的广泛监管和产品安全分类。作为参考，欧盟低电压指令的相关规定中，直流设备的额定电压最高可达 1500 伏直流（交流最高可达 1000 伏）。

目前的数据中心电气架构通常依赖于机房级别的交流配电。现今的数据中心使用415V或480V的三相交流电，其拓扑结构依赖于传统的UPS架构，然后再将48-54V直流电分配到机架内。

这种方法在目前的机架功率水平下有效，但随着未来两年机架密度接近600 kW 以上，这种方法将开始失效，原因有以下几点：

第一，铜在48–54V 电压下会变得难以管理。一个1MW 的机架，在 48–54VDC 电压下需要约 200 公斤的铜母线。在 1GW 的规模下，这将需要数百吨铜——对成本、重量、安装复杂性和布线空间都造成了巨大影响。

第二，电源架会挤占计算空间。如今的NVL72 机架已经需要使用多达 8 个电源架。如果采用 Kyber 级机架电源，48-54V 的方案将需要相当于约 64U 的电源硬件，实际上相当于占用整个机架空间，从而没有剩余空间用于计算。

第三，电流成为真正的限制因素。在48–54 V 电压下提供 600 kW 功率意味着约 12,500 A 的电流。在 800 V 电压下，电流降至约 750 A（降低约 16.7 倍），从而可以显著减小导体/母线的尺寸，并大幅降低热应力。如果导体电阻保持不变，I²R 损耗将降低约 278 倍，因此在实际应用中，可以通过减小铜线尺寸来“换取”尺寸/重量的降低。

第四，转换损耗会不断累积，损害可靠性。堆叠的交流-直流和直流-直流转换级会降低端到端效率，增加发热量，并引入故障点，从而增加冷却负荷、停机风险和维护成本。

归根结底，800VDC 是实现 2300W TDP 芯片和 600kW 机架的物理基础，而 600kW 机架的出现正是高密度部署的直接结果，因为高密度是降低单芯片成本的关键。单芯片成本取决于您能够以NVLink 全带宽构建的扩展环境规模：更大的域意味着更广泛的专家并行 (EP) / 张量并行 (TP)、基于 NVLink 而非横向扩展的 MoE 路由，以及更少的解码串行化。正如我们在Vera Rubin 深度分析和GTC 2026文章中所述，Nvidia 的设计原则是尽可能紧密地封装计算资源，确保铜缆能够覆盖机架中的所有设备。几周前，Reiner Pope 在我们朋友 Dwarkesh 的播客中清楚地阐述了这一点，他指出单个机架限制了您可以构建的专家层的大小，因为一旦 all to all 跨越机架边界，它就会落入横向扩展结构，而这种结构的速度大约比 NVLink 慢八倍。

规模更大的应用场景意味着更密集的机架，更密集的机架意味着600kW 的封装，而 800VDC 正是实现这些封装的必要条件。

向800VDC 的过渡是一项复杂的变革，它重写了整个电气架构，引入了新的安全标准，需要新的监管框架，最重要的是，它迫使运营商在何时放弃传统的交流配电方面做出截然不同的战略选择。

我们将800VDC过渡过程分为四个阶段。第一阶段和第二阶段将于2026年末/2027年初启动，通过电源机架在机架层面将现有的交流配电系统改造为800VDC。第一阶段是先行阶段，由愿意为面向未来和效率提升支付高价的超大规模数据中心推动。一旦原生800VDC系统开始批量出货，第二阶段便会启动。第三阶段将重塑整个电气架构，在整个设施范围内采用800VDC配电。第四阶段是最终阶段，围绕着有望使当前大部分电气设备过时的新型设备构建。

在深入探讨数据中心布局如何变化之前，我们鼓励读者回顾一下我们的数据中心结构系列文章的第一部分，其中解释了数据中心电气设备背后的许多核心概念。

第一阶段（2026/2027）：空白空间改造

高压直流输电（HVDC）的转型主要始于两家运营商：谷歌和Meta。过去18个月以来，这两家公司一直在积极推动其800VDC架构通过开放通信计划（OCP）工作组的实施，其中最引人注目的是Mt. Diablo参考设计。该设计于2024年10月首次发布，并于2025年5月以开放规范的形式正式发布。这两家公司并非被迫转型，而是为了在即将到来的变革中占据领先地位，并希望在其他市场参与者被迫追赶之前，尽可能地提高现有电力链中的每一兆瓦功率和每一个效率点。

这一点很重要，因为800VDC目前并非硬性要求。预计在2026年末和2027年推出的芯片，例如Vera Rubin NVL72，其机架密度最高可达180-220kW。三相交流电仍能满足这一需求，且不会达到导体尺寸或配电损耗的物理极限。因此，第一阶段是自愿性的面向未来的升级，而非对硬件限制的强制响应。

这一初始阶段开启了“空白空间改造”时代。新的高压直流输电（HVDC）硬件，主要是被称为HVDC电源机架的行级机柜，将叠加在现有空白空间基础设施之上，而不是将其替换。数据中心的电力主干保持不变。变压器、UPS、开关设备和自动转换开关（ATS）均保持不变。

高压直流输电机架的电力流概览

在机房层面，中压交流电进入灰色空间，经变压器降压至415V或480V三相交流电。该交流电输入至UPS，UPS进行双转换（AC-DC-AC），然后输出415V交流电。交流电随后通过母线槽分配至数据中心。以上便是我们在之前文章中详细介绍的传统电力流向。

变化发生在靠近IT机架的位置。以前415V电压直接输入机架内的电源单元，现在交流电源输入终止于一个独立的42U机柜，该机柜被称为高压直流（HVDC）电源机架，部署在机架层。

该机架从架空母线槽接收交流电，并通过电缆向相邻的IT机架输出800V直流电。其内部执行三项任务：将415V交流电整流为800V直流电；提供断电期间的电池备份单元（BBU）模块；以及可选的电容器架，用于在GPU负载峰值期间进行瞬态缓冲。

电源机架

值得更深入地了解支撑800VDC 过渡第一阶段和第二阶段的基础模块：解耦式电源机架。这种专用机架将交流到直流整流、储能（电池组和/或电容器组）以及电源管理集成到一个单元中，从而使计算机架能够完全专注于 GPU、网络和散热。微软的 Mt Diablo 项目首创了这一概念；由谷歌、Meta 和微软共同制定的OCP Diablo 400 规范对其进行了标准化。

边车式力量架的常见关键部件：

HPR V3 的精髓在于将电源和计算设备分离到独立的机架中，这便是“侧挂式”机架概念的起源。电源单元 (PSU) 和电池组单元 (BBU) 机架移至专用的 50VDC 侧电源机架，并通过顶部和底部的水平母线与 IT 机架连接。两者均保持 ORv3 HPR 标准外形尺寸。功率容量上限为 300 kW，受限于水平交叉连接和电源机架内部的风冷垂直母线。

这种情况至今仍然存在。即使是VR NVL72 机架，当使用 800VDC（Nvidia 规格）或 ±400VDC（OCP 规格）的高压直流电源机架供电时，其内部仍然通过 50V 母线进行分配。机架内部的直流-直流电源架会将高压直流电降至 50VDC，然后再输送到计算托架。在计算托架的远端，GPU 板上的 VRM 会将 50V 电压转换为低于 1V 的电压。

ORv3 HPR V4：高压直流边车，电压为+/-400VDC（最大功率800kW）

HPR V4 是连接 OCP HPR 系列与 HVDC 时代的过渡版本。它进行了两项关键改进：电压从 50VDC 提升至 +/-400VDC（总计 800V），并且用独立的电力电缆取代了基于母线的交叉连接。

架构：电源单元和电池组机架移至+/-400VDC侧电源机架，该机架还容纳交流输入和直流输出电源分配单元。

电源输送：电源机架通过16 根 50 kW 高压直流电缆（取代 V3 的水平母线）与 IT 机架连接，每根电缆承载 +/-400VDC 电压。

功率容量：最大可达800 kW。如果电容式储能单元 (CBU) 占用一半的 BBU 插槽，则有效容量将降至约 400 kW。

交流输入：来自接线盒的200A 单芯导线

外形尺寸：与V3 相同的 ORv3 HPR 机架尺寸

为什么采用电缆而非母线：在V4 的目标功率水平（400-800 kW）下，V3 中的水平母线交叉连接会受到电流限制。用独立的电缆代替母线，可以实现每根电缆的独立布线、熔断和管理，并消除单点母线带来的热力和机械限制。

V4 版本实际上代表了高压直流输电侧车设计的“Diablo 前”状态，主要由 Meta 的机架和电源团队开发。它验证了分离式高压直流输电的概念，但当时还不是多厂商、多超大规模数据中心通用的规范。

Diablo 400 规范（以微软最初内部项目名称“迪亚布罗山”命名）正式化并标准化了 HPR V4 开创的高压直流输电（HVDC）边车概念。Diablo 400 由谷歌、Meta 和微软共同编写，于 2025 年 5 月发布了草案规范（v0.5.2），随后根据行业反馈发布了v0.7.0 版本。

Diablo 400 规范化了 HPR V4 没有规范化的内容：

多厂商互操作性：标准化的电气和机械接口，使得来自台达的电源架、Advanced Energy的电源管理系统、TE Connectivity的母线以及来自多家供应商的BBU都能在同一个机架中协同工作。

双电压支持：基本规格将+/-400VDC 双极定义为标准配置（3 线：+400V、-400V 和公共端/中点/返回端位于整流器机架输出端），800VDC 单极为明确的设计选项（2 线：800VDC 和返回端，与 PE 地线安全隔离）。

功率范围：每个IT机架100千瓦至1兆瓦。

电源设计：三相交流输入，+/-400VDC 输出。电源模块位于机架正面，支持热插拔，并具备电压下垂补偿和电源架之间的主动电流共享功能。

电缆规格：电源机架与IT机架之间输出电缆在5米电缆长度下的电压降预算为0.1%。

保持时间：在100%负载下，不使用储能装置时，最小保持时间为20毫秒；允许Diablo 400机架内的AC/DC电源与位于机架外部的下游DC/DC转换器之间发生分布式保持。

机械部分：用于大型组件（例如4OU BBU）推入/拉出的滑动搁板，带固定导轨/滑动导轨的盲插连接器，用于 PSU/BBU/CBU 热插拔。

七大标准化领域：连接性、电源机架外形尺寸、AC-DC电源拓扑结构、DC-DC模块、冗余架构（单/双馈、N+x）、高压直流和液冷系统的安全标准以及数据/电源管理背板

选择400VDC 作为标称电压是经过深思熟虑的。正如谷歌工程师在 OCP EMEA 2025 大会上所说：“选择 400VDC 作为标称电压，使我们能够利用电动汽车建立的供应链，从而实现更大的规模经济效益、更高效的生产以及更高的质量和规模。” 在双极配置中，每条独立的电源轨与接地中点之间的电压差仅为 400V，这使得系统电压保持在成熟的电动汽车级功率电子器件（650V GaN FET、400V 级电容器、连接器和保险丝）可以直接使用的电压范围内。

没有万能的解决方案

市面上并没有一款通用的800VDC 电源机架。虽然 Diablo 400 提供了一个通用的基础规格，但实际情况却很分散。英伟达完全置身事外，正在开发一款 660kW 的单极 800V 参考设计，计划于 2026 年年中推出风冷样品并投入生产，同时还将于 2026 年底推出液冷 VR Ultra 版本样品。

即使在Diablo 400 标准内部，三位共同作者的设计也存在显著差异。Meta 的方案采用 50kW 高压直流输出电缆和 8 根 200A 交流输入电缆，运行功率为 600-800kW。谷歌通过将机架空间从 BBU 和超级电容插槽重新分配给电源单元，力求达到 900kW，采用 100kW 输出电缆，并在1.1MW 的屋顶线路上配备 12 根交流输入电缆。亚马逊的设计方案在 ±400V 电压下达到 800kW。微软也是该规范的共同作者之一，但我们认为他们的进展较为缓慢。

此外，另一种边车拓扑结构采用低压输入SST 代替传统的整流器加 PSU 堆叠，例如 DG Matrix 的 Interport Cell 系列。

电源机架的成本

在早期改造阶段，高压直流输电机架是新增设备的主要成本。我们估计该机架的平均售价将达到每台40万至50万美元，约为标准交流输电机架设备（平均售价约为4万美元）的10倍。按每兆瓦的装机容量计算，成本接近50万美元/兆瓦。

边车市场机遇及总市场规模

在我们的半导体工业模型中，我们通过将分阶段采用时间表应用于数据中心容量的逐步增加，并逐芯片进行SKU 计算，来确定 800VDC 设备 TAM 的规模，特别是对于边车（电源机架）和固态变压器 (SST)。

我们预计边车式储能系统的总市场规模将在2028 年达到约 110 亿美元的峰值，之后随着第三阶段工厂级 800VDC 储能系统的市场份额增加而下降。我们假设电力机架的成本为 0.5 万美元/兆瓦。

总而言之，第一阶段来看，与现有架构相比，空白空间改造工程明显增加了每兆瓦电力容量的成本，因为第一阶段基本上没有移除任何现有设施。我们估计成本差额约为每兆瓦增加40 万至 50 万美元，其中高压直流输电机架的成本占绝大部分。

第二阶段（2027/2028）：转折点到来，届时将支持 800VDC 原生计算。

第一阶段标志着改造时代的开始。真正的转折点出现在原生支持800VDC 系统的出现之时。届时，800VDC 不再是面向未来的试点方案，而成为由物理定律和机架密度驱动的强制性过渡。为 Kyber 机架进行电气化的运营商在机架入口处没有交流电备用电源，我们预计 800VDC 的普及率将在此期间急剧上升。由于原生支持 800VDC 的芯片将在工厂级 800VDC 配电系统准备就绪之前问世，因此改造阶段将继续。

从架构上看，第二阶段与第一阶段非常相似。两者都对空白区域进行改造，安装了高压直流电源机架，都保留了灰色区域，并且都在行级电源机架中将交流电整流为直流电。主要区别在于电压降至芯片可用水平的位置。在第一阶段（Oberon机架）中，IT机架内的电源架将800VDC转换为约50VDC，然后再将电压输送到计算托架。在第二阶段（Kyber机架）中，800VDC总线直接连接到计算刀片，刀片上的电源模块负责最终的50V降压。

Kyber 此前在 OCP 大会上展示的设计方案中，采用了与计算机架相邻的 DC-DC 电源侧挂式模块，但我们现在认为这种方案不太可能大规模应用。与将转换级集成到刀片服务器本身相比，独立的侧挂式模块会占用更多的地面和机架空间，而且电源模块的尺寸设计已被证明在计算托架的体积限制内是可行的。

由于大多数服务器和硬盘托架仍然需要大约50V 的输入电压，因此两种架构都保留了高功率的 800V 转约 50V 的直流-直流转换级。区别在于转换发生的位置。

一些讨论探讨了将800VDC 直接输入到计算托架，并将其降至中间总线电压 (IBV)，然后再转换为负载点 (PoL) 电源轨。虽然 Kyber 的刀片式电源模块可以接受 800V 输入，但它会转换为现有的约 50V 总线电压，而不是 IBV 方案。考虑到托架内的空间限制和安全约束，实现完整的 800V-IBV-PoL 架构仍然极具挑战性。

UPS和电池储能会发生什么？

在800VDC过渡过程中，传统的集中式UPS系统可能是最具争议的基础设施。在800VDC架构中，我们预计集中式低压UPS系统将逐渐失去其作用，并最终被淘汰。在改造升级阶段，电源机架直接连接到800VDC母线上，并容纳BBU模块和超级电容器。两者都采用直流耦合。BBU可在断电期间提供数秒至数分钟的过渡，而超级电容器则可吸收毫秒级的GPU负载瞬变。它们共同取代了集中式短期电池存储和UPS过载保护功能，且不会像AC-DC-AC UPS那样造成2-3%的转换损耗。

正如我们在之前的电气技术深度解析报告中所述，谷歌和Meta早在几年前就采取了这种积极主动的方案，通过“分布式UPS”架构绕过了传统的中央单体UPS。在他们的架构中，交流电直接分配到机架，机架内电源负责AC-DC转换，而机架级锂离子电池备用单元（BBU）则提供短时桥接电源。这省去了中央UPS的AC-DC-AC转换环节，提高了效率，同时由于不再需要A侧和B侧UPS，数据中心所需的电池总容量也减少了一半。

也就是说，管理分布式UPS或电池备用电源在运营上比运行传统的集中式UPS更具挑战性。我们预计，除谷歌和Meta等垂直整合的超大规模数据中心运营商外，其他运营商至少在中期内仍会保留低压UPS，以实现冗余和负载波动管理。

对于数据中心托管服务商而言，这一点尤为重要。他们优先考虑灵活性，并且需要支持混合工作负载：CPU 机架、存储阵列、网络设备以及仍然使用交流电的旧式 GPU 机架。保留现有的交流电基础设施，可以让这些运营商为其密度最高的 AI 机架部署 800VDC 电源，而其他所有设备则使用标准的交流电供电。

我们预计不同的运营商会采用不同的备用电源架构，新的替代方案也正在涌现。中压UPS直接在电网连接点运行，电压范围为4.16-34.5千伏，其功能与机架级电池组类似，但集中安装在电网接口处，而非像机架级电池组那样分散在数据中心。ABB的HiPerGuard效率高达98%，目前已部署在Applied Digital位于北达科他州的400兆瓦人工智能园区。ON.energy几周前获得了一项美国专利，该专利保护了其中压双转换UPS架构。第二种替代方案是设施级电池储能系统（BESS），正如我们在之前的深度报道中所述，其运行规模可达兆瓦级至数百兆瓦级，可提供1-4小时的备用电源，并正逐步取代或缩小柴油发电机的规模。

第三阶段（2028 年末/2029 年）：采用集中式整流器重新设计电气架构

在第一阶段和第二阶段，交流-直流转换发生在机架附近，位于行级高压直流电源机架内部。第三阶段改变了数据中心的布局，800VDC 成为建筑物的电力核心。这是真正的转折点，事情开始变得有趣起来。让我们来详细分析数据中心各个区域发生的变化。

灰色地带发生了什么：电力分配走向直流

在第三阶段，一个专用的上游整流器（位于灰色空间或室外）将415V交流电转换为800V直流电，并将直流电分配到整个大厅。这些是成熟的器件，采用额定电压为1200-1700V的硅IGBT或晶闸管。

灰色区域一分为二。连接数据中心和电网的中压变压器保持不变。中压开关设备也保留，因为公用电网的供电仍然是交流电，而且随着设施规模扩展到千兆瓦集群，上游中压基础设施（11-34 kV）预计会变得更加复杂。低压变压器也保留，将中压电压降至 415V 交流电，供上游整流器使用。一旦 800V 直流电流经母线槽，低压变压器和配电单元 (PDU) 之间的 480V 交流开关设备就失去了作用，同时，由于直流母线槽直接为电池组供电，中间没有交流配电单元，因此交流地板配电单元也被移除。总之，交流-直流转换点以上的设备全部保留，而转换点以下所有为交流配电设计的设备都被移除。

了解直流配电：开关柜、母线槽和保护

在第三阶段，交流配电盘将一条电源分成多个受保护输出的功能需要找到替代方案。目前有三种产品类别可以满足这一需求：(i) 兆瓦级整流器，配备多个输出端口，每个输出端口集成单相断路器 (SSCB) 保护，使整流器本身成为配电设备；(ii) 直流母线槽，配备带断路器的分接盒，将保护功能集成在配电介质中，前提是具备足够电弧中断能力的直流分接盒技术成熟；(iii) 预制灰空间模块，将整流器、配电盘和母线槽集成到一个工厂预制的撬装设备中，特别适用于超大规模数据中心采购。

主要的交流配电柜厂商（施耐德电气、ABB、伊顿、Vertiv）尚未推出独立的800VDC配电柜产品。ABB与英伟达于2025年10月达成的合作协议涵盖了其“模块化电源模块”内的配电功能，而非独立配电柜。EPEC Solutions公司销售一款公开上市的800VDC低压配电柜，该配电柜配备高分断能力直流断路器。我们预计，这种独立的配电柜将在现有单输出整流器的改造项目中占据一席之地，尤其是在运营商希望整流器和保护层均采用独立厂商方案的情况下。

电源整流后，直流母线槽取代交流母线槽，用于大厅级800VDC 配电。在传统的交流数据中心中，母线槽系统采用模块化插入式连接，称为分接点，可将电源分支到各个机架或机架排，类似于电源插座。您可以在母线槽带电的情况下添加或移除这些分接点。相比之下，仅馈线母线槽没有中间开口或分接点。电源从一端进入，从另一端或预定义的终端点输出。

我们预计早期800VDC部署将采用仅馈线母线槽，因为本质上，分接电路会变得更加复杂。在800VDC电压下，带载电流中断会产生持续电弧（一种产生极高热量的等离子放电），由于直流电没有过零点，因此不会自行熄灭；而交流电弧则会在波形过零时以每秒100-120次的频率自然熄灭。此外，具有足够电弧中断能力的直流分接单元体积较大，目前尚不实用。台达和ABB已公开披露了800VDC母线槽项目，我们预计其他主要母线槽供应商，如罗格朗和EAE，也将在2026年跟进。

为了应对这些挑战，邻近行业在该电压等级下已存在多种成熟的保护方案。可能的实施方案是多种方法的结合，其中之一是采用新一代断路器。更具体地说，继固态变压器之后，固态断路器(SSCB) 也正在被广泛采用。SSCB 使用碳化硅 (SiC) 或氮化镓 (GaN) 来在微秒内切断故障电流。由于半导体开关无需物理接触即可停止导通，因此根本不会产生电弧。

新一代断路器目前已实现商业化。ABB的Emax 2（1500V直流）断路器应用于太阳能、储能和船舶领域；SACE Infinitus（固态断路器，1000V/2500A，与Nvidia合作推出的数据中心版本将于2025年10月发布）也已上市。LS Electric拥有首款获得UL认证的1500V直流塑壳断路器，适用于数据中心应用。

采用低压固态变压器的替代路径

一种新兴的替代集中式AC/DC整流器的方案是使用低压固态变压器（LV-SST）。它在灰色空间或户外环境中执行相同的转换，即415V交流电转换为800V直流电，但体积更小、可编程。LV-SST绕过了中压输入SST必须使用3300V级SiC电源的限制，因此成为更早上市的SST产品。

留白处发生了什么：从电源架到电池架

正如您所想，在第三阶段，我们不再需要电源架进行800VDC 转换。取而代之的是，我们迎来了一位新伙伴——电池架。

电池架与电源架共享大部分组件和功能。主要区别在于它不再进行交流-直流整流，因为它直接从灰色空间接收 800VDC 电源。主要组件仍然保留了三个：

DC/DC 配电单元：负责管理 800VDC 总线上的电源分配、切换和监控。它们不进行降压。完整的 800VDC 电压从电池架输送到计算刀片。

BBU 机架：在供电中断期间提供持续供电。

超级电容器（可选）：吸收电池无法捕捉的微秒到毫秒级瞬态电压。它们位于直流母线和电池输出单元(BBU) 之间，用于处理快速的电压波动。

电池组通常与被替换的电源组位于同一排，但也有一些运营商将其部署在相邻的空余空间或室外机柜中。权衡取舍很简单：整流器被移除，电池组单元（BBU）和超级电容器的用量增加。我们预计电池组的成本将达到每兆瓦约 20 万美元。

我们在之前关于人工智能训练负载波动的深度分析中，已经探讨了超级电容器的化学性质和技术规格。本系列文章的第二部分（800VDC）将更深入地探讨超级电容器的经济性、电池化学性质、供应商格局以及在生产环境中部署它们的实际权衡取舍。

BBU模块规模化

目前的模块额定功率约为5.5kW。采用 Rubin Ultra 和 800VDC 架构后，单个模块的功率可提升至 8-12kW。英飞凌于 2025 年 3 月公布的 BBU 路线图显示，其采用模块化 4kW 部分功率转换器卡，并联后每个单元的功率可达 12kW，峰值效率高达 99.5%。

在2026年全球技术大会（GTC 2026）上，台达在机架层面更进一步：其新型110kW电源机架，每个机架内置80kW的BBU容量，六层机架总容量达480kW。更高的机架功率需要每个机架对应更多的备用电源，而高功率模块可以用更少的模块数量提供这些电源，从而节省机架空间。

设施层面发生了什么

设施层面的变化最小。在这里，制冷仍然依赖交流电。冷水机、水泵和风扇仍然使用交流电机，需要直流转交流逆变器。台达在2026年全球技术大会（GTC 2026）上发布了一款支持800VDC的2.4MW排排式空调机组，这是首款专为原生直流设计的主要制冷组件。但整个制冷系统（冷水机、压缩机、水泵、楼宇控制系统）仍然依赖交流电，目前还没有厂商销售集成的原生直流制冷系统。

一些超大规模数据中心已经开始放宽发电机架构，而这与800VDC的普及无关。Meta公司很可能在新站点完全绕过发电机，而微软的新设计则采用了部分发电机覆盖。800VDC可能会加速这一趋势，因为超级电容器、电池备份单元（BBU）和电池储能系统（BESS）构成了一个分布式备份层级结构，可以承担过去由发电机承担的功能。

一个合理的问题是：为什么整流是在低压(LV) 电平进行，而不是直接从中压 (MV) 电平进行？答案在于半导体器件的额定电压。从 13.8kV 或 34.5kV 电压进行整流需要额定电压高于 10kV 的器件，而目前市面上几乎没有这种器件。不过，这种差距正在缩小，Wolfspeed 的 10kV SiC MOSFET 自 2026 年 3 月起已以裸芯片的形式上市。

第四阶段（>2029 年）：固态变压器，最终状态

最后，我们终于要谈到直流配电领域的圣杯：固态变压器（SST）。这是一种新型的电力电子设备，它用高频半导体转换器取代了传统的铁芯变压器。

第四阶段及其数据中心布局与第三阶段非常相似。主要变化在于，SST（固态变压器）用一个可直接将中压转换为 800VDC 的单设备取代了低压 AC-DC 整流器和低压变压器。如果我们回顾上一节的结尾，即使用可直接由中压交流电整流的中压整流器，那么架构本质上是相同的。

固态变压器简介

固态变压器(SST) 的功能与数据中心灰色空间中笨重的铁铜变压器相同：将公用级中压电压降至 IT 设备可使用的电压。传统变压器利用电网频率的磁感应进行转换，而固态变压器则利用半导体开关级，在体积小得多的前提下实现相同的转换。

数据中心固态变压器(SST) 是一款三级器件。输入级将交流电转换为直流电，采用额定电压为 3300V 或更高的碳化硅 (SiC) MOSFET，可处理危险的中压电压（13.8 至 45kV）。隔离级是实现小型化的关键所在。高频变压器将电压降低，同时在公用电网/电源和数据中心之间提供电气隔离。输出级产生配电系统所需的最终 800VDC 电压，无需逆变器。

超小型变压器(SST) 的核心价值在于其能源效率，这可以直接转化为运营成本的节省或计算能力的释放。通过将中压变压器和整流器合并为一个电力电子级，SST 省去了电力链中的两个转换步骤。供应商的目标是将系统总效率提升高达 15%，并声称效率路径从大约 82-85% 提升至 97% 以上。

固态变压器(SST) 的尺寸也显著缩小。传统变压器的工作频率为 50 或 60 Hz，需要巨大的铁芯。而固态变压器的开关频率可达 20,000 Hz 或更高，铁芯尺寸缩小了约 90%。这正是英飞凌宣称的重量减轻 40 倍、尺寸缩小 14 倍的由来。

此外，SST（固态变压器）是可编程的。传统的变压器以固定比例升压，而SST则主动调节输出，根据负载进行调整。它还支持双向功率流动（在需求响应期间向电网输送电力，或为电池储能系统充电）。也就是说，具有双向功率流动功能并集成电池储能系统的SST可能会触发并网电力公司对分布式能源（DER）的重新分类，从而需要符合IEEE 1547/2800标准。

SST的另一项主要价值在于其输入灵活性。一些SST架构将这种灵活性扩展到多端口拓扑结构，在这种结构中，单个设备可以聚合多个输入（例如市电交流电、现场发电、直流电源），并通过软件将电力路由到多个输出端，包括双向路由。多端口的优势在于它可以减少区域间的电力损耗，并允许操作人员协调整个站点的电力流动。

可靠性

传统变压器作为被动器件的使用寿命为30-40年。目前尚无固态变压器（SST）供应商公布数据中心规模的现场可靠性数据，因为部署时间最长的案例是日立-ABB PETT系统在瑞士联邦铁路的运行，该系统自2011年起投入使用。固态变压器会将热量集中在半导体结上，因此需要主动冷却。DG Matrix采用集成式液冷，而Novos Power则通过其专有的绝缘材料进行空气冷却。

苏黎世联邦理工学院的对比评估发现，采用工频变压器搭配碳化硅整流器可以达到与固态变压器(SST) 相同的效率和功能。数据中心级固态变压器的中压输入级依赖于耐压超过 3300V 的碳化硅 MOSFET，但目前产量仍然有限。耐压上限约为 650V 的氮化镓 (GaN) 仅用于下游级，将 800VDC 转换为机架级电压。

当前效率状态

目前公开的最佳SST 基准来自苏黎世联邦理工学院：在 2025 年 INTELEC 会议上展示的 13.2kVAC 至 800VDC 原型机中，400kW 功率下的效率达到了 98%。Johann Kolar 认为，98.0-98.5% 的效率是目前全尺寸 SST 的最先进水平，而 99% 则是数据中心单元的下一个工程目标。

目前，不同厂商的产品效率上限均达到98.5%：DG Matrix的Interport平台宣称效率高达98.5%，Amperesand的第三代系统宣称效率超过98.5%，Heron Power的Heron Link的目标是实现98.5%的中压到机架转换效率。Novos Power报告的峰值效率超过98%。这些数据令人鼓舞，但数据中心仍需要3-6兆瓦的设备，在持续负载下保持99%以上的效率。

两项数据表明规模化生产正在进行中。中国行业媒体报道称，中国西电电气已在“东西方数据计算”项目下部署了2.4MW数据中心固态变压器。北卡罗来纳州立大学FREEDM系统中心（DG Matrix的诞生地）已展示了模块化DC-DC固态变压器在3.3kV SiC电压下实现210kHz开关频率，目标效率为99%。

供应商格局瞬息万变。DG Matrix（ABB支持，英飞凌碳化硅供应协议）正在交付预认证产品，目标是在2026年第二季度末获得UL认证。它是唯一一款被纳入英伟达MGX参考架构的固态传输技术（SST）。Amperesand的目标是在2026年实现30兆瓦的商业部署。Heron Power正在美国建设一座40吉瓦的制造工厂，用于生产其4.2兆瓦的Heron Link单元。

在SST（固态变压器）类别中，产品正根据低压（LV）和中压（MV）输入进行分化。DG Matrix和Amperesand公司同时致力于这两种方案，首先推出可与现有交流配电系统配套部署的低压输入SST撬装设备（3.2-4.8兆瓦），随后随着3300伏级碳化硅（SiC）技术的成熟，推出中压输入设备。Heron Power和Novos Power则专注于直接中压输入设备，将低压变压器和整流器集成到单个设备中。两种方案的输出均为800伏直流，但低压方案的部署时间更短，代价是需要保留上游的中压转低压变压器。

Novos Power 声称其直接输出中压至 800VDC 的固态变压器 (SST) 占地面积缩小 50%，并采用空气冷却。在现有厂商方面，伊顿于 2025 年 8 月收购了 Resilient Power Systems，以获取其在固态变压器领域的专业技术。截至 2026 年 3 月的十二个月内，超过 3.2 亿美元流入了固态变压器初创企业。

数据中心布局的影响

SST技术可省去低压设备（成本约为0.55百万美元/兆瓦）和二期整流器（成本约为0.20百万美元/兆瓦）。SST技术的预计成本约为1.0-1.5百万美元/兆瓦，因此我们预计首批采用SST技术的案例将比直接替换现有设备带来更高的前期资本支出。

其余电气架构与第三阶段保持一致。用于冷却、照明和设施系统的480V 交流辅助母线也保持不变。在 IT 机架方面，我们预计在 SST 部署时，计算托架将已原生支持 800V 直流电压。然而，我们可能会看到 SST 采用 800V 微电网，而 IT 机架则使用直流-直流电源架转换器，这可能会加速 SST 的普及。

就第四阶段的时间安排而言，这项新兴技术仍处于设计阶段，我们预计大规模SST应用要到2029年初才会出现。尽管如此，我们了解到所有主要的超大规模数据中心运营商都在与主要的SST供应商开展试点和测试，并且已经签订了商业合同。正如我们将在下一节中所述，技术发展本身并非决定SST应用普及的唯一因素。监管框架和标准也是一个重要因素。截至2026年5月，在SST领域，还没有任何供应商完成数据中心SST部署的UL认证。

SST市场机遇及总市场规模

到2030年，我们预计超小型变压器（SST）市场总规模将达到约130亿美元，这将填补侧车整流器市场需求流失以及中压至800VDC转换新增的需求。我们估计其价格为125万美元/兆瓦。中压整流器将争夺部分市场份额，但我们预计超小型变压器将占据大部分份额。

数据中心布局概要：总成本几乎不变，内容转移，效率提升

电气系统成本

在我们模拟的五种架构中，有四种架构的每兆瓦总电力成本都保持在360 万至 480 万美元之间。主要变化在于内容从灰色领域向白色领域迁移，以及由此导致的设备组合变化。

第二阶段，随着集中式UPS（120万美元）的退出，灰色空间内容减少。第一阶段，由于高压直流输电机架的到位，空白空间达到峰值。到第四阶段，随着SST取代低压变压器和整流器，总内容攀升至400万美元。

电气系统效率

我们计算得出基准交流电源路径的累计效率为82.0%，该路径包含七个转换阶段。VRM（92%）和 PSU（94%）是两个最大的单级损耗。VRM 在所有架构中均保留，但 PSU 的损耗是 800VDC 转换能够消除的最大损失。第一阶段的效率仅略微提升至约 83.7%。UPS 双转换回路仍然会消耗 3 个百分点的效率，而新的电源机架整流器（97.5%）加上 DC-DC 转换级（97.0%）的性能仅略优于旧的单级 PSU。

真正的飞跃出现在第二阶段（86.5%），此时UPS的移除将链路从七级简化为五级。第三阶段效率提升至86.9%，因为集中式灰空间整流器以兆瓦级运行（效率高于模块化机架式单元），并且800VDC霍尔级配电消除了交流趋肤效应和无功功率损耗。我们预计第四阶段效率将达到87.4%，因为SST用单个设备取代了两个级。

在1GW 的 IT 负载下，第二阶段的增益可转化为约 58MW 的持续电网电力节省。第三阶段将节省量提升至 63MW，第四阶段则提升至 69MW。英伟达声称效率提升高达 5%，这意味着在 1GW 负载下可节省约 50MW 的电力。我们计算出的第四阶段效率提升 5%（相对于基准值）与英伟达公布的数据相符。