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。

我们将深入剖析英伟达为何从54V DC过渡至800V HVDC，这有点像电动汽车里面做800V配电架构一样，对数据中心架构、运维效率及AI未来发展的深远影响。

Part 1

传统54V系统的困局：

物理极限下的电力架构无法支撑

在AI驱动的数据中心时代，千瓦级的供电标准早已无法匹配AI模型对能耗的极端需求。

以英伟达当前主力的GB200 NVL72机架为例，随着机架功率逐步逼近兆瓦级别，基于54V直流的传统配电方式已然陷入瓶颈。

● 首先是空间限制。

由于54V系统电流过大，需配备庞大的铜母线与电源架，在兆瓦级Kyber计算节点中，光是电源就可能吞噬整个机架的空间，根本无法留出计算资源的位置。

英伟达估算，一座兆瓦级机架若仍采用54V直流架构，其电源设备甚至可能高达64U机架单位，已无法在现实中部署。

● 其次是铜材过载问题。

在1MW负载下维持54V电压，将导致电流激增，进而需要大量铜母线进行传输，每个机架就可能需要200公斤铜。

而一个1GW规模的数据中心将因此需要高达50万吨铜，其材料成本、物理布局及散热负担都难以承受。

● 还有转换效率低下的问题。

现有54V配电链通常包含多级AC/DC及DC/DC转换，层层损耗不仅影响整体效率，还增加了潜在故障点与维护成本。每一次能量转换都是一个风险点，也让数据中心的可用性与长期稳定性大打折扣。

在这种背景下，英伟达提出从根本上重构电力系统架构，从机架、电源到设施级基础设施，全面转向800V HVDC的高压直流架构。

英伟达的新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构建800V高压直流配电链。

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。

这种扁平化设计带来了三个关键突破：

◎ 系统效率的极大提升：通过压缩多级转换环节，800V HVDC架构端到端的电力转换效率提升高达5%。
不但能减少风扇、电源模块等耗能部件的数量，也降低了系统的热功率密度，进而减少制冷能耗。更重要的是，电源链中每少一个组件，就少一个故障点，提高了整个系统的可维护性与可靠性。

◎ 铜材需求大幅下降：在相同导线尺寸下，800V电压能比415V交流系统传输多85%的功率。
这是因为更高的电压意味着电流需求变小，从而显著降低了电阻损耗和热耗散。而铜材需求也因此减少了45%，从材料角度降低了系统的成本和建设门槛。

◎ 更高密度的IT机架集成可能：采用800V直流输入后，电源转换从机架内部“抽离”出来，改由集中式DC/DC模块统一转换为GPU所需的12V/54V核心电压。
这一改动释放了大量机架空间，使得每个机架可部署更多计算单元。在2025年GTC大会上，英伟达就展示了通过800V HVDC为单机架576颗Rubin Ultra GPU供电的能力，远超传统结构下的计算密度极限。

除了效率与结构优化，800V HVDC架构还展现出卓越的可扩展性。从100kW的标准机架到1MW甚至更高，800V基础设施无需进行额外的硬件重构，只需在功率传输端进行线性扩容即可，特性为未来AI工作负载的动态增长预留了极大弹性，是真正面向未来的架构设计。

Part 2

800V直流电源架构的载体

高压直流输电并非新概念，但在过去十年，受限于变换器效率、保护机制及标准化配套设施的缺乏，其在数据中心层面始终难以推广。

英伟达此次推动的800V HVDC方案，是一次技术与生态的双重飞跃：

◎ 一方面，固态电源技术与电动汽车行业的成熟，为800V系统在安全、效率与成本上的可行性提供了保障；

◎ 另一方面，英伟达与上下游合作伙伴构建起一个涵盖芯片、电源、电气工程、数据中心运营的完整协同网络，为落地铺平了道路。

面对AI每秒增长的能耗曲线，仅靠增加硬件密度已无法解决根本问题。英伟达的800V HVDC架构，通过对配电系统的全面重构，不仅解决了能量传输瓶颈，还打开了高密度AI工厂与低总拥有成本（TCO）并存的未来可能。

官方数据显示，该架构可将整体TCO降低高达30%，对AI服务商、云计算平台乃至超大规模数据中心运营商而言，无疑是一笔划算且必要的技术投资。

全新的 800V 高压直流（HVDC）集中供电方式，落地依赖于高性能功率半导体材料的支撑。

英飞凌依托其在硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）方面的技术积累，为 HVDC 系统提供从电网到芯片级供电的全链路解决方案。

配合 英伟达 在加速计算与 AI 工作负载方面的领先优势，该合作将为数据中心树立新的供电标准，满足未来每个 IT 机架功率需求达到 1 兆瓦以上的挑战。

800V HVDC 架构不仅降低布线复杂度，还减少了电源模块数量，优化了热设计与空间分配。

英飞凌还将持续拓展其多相 DC/DC 转换器产品，为超大规模 AI 数据中心提供灵活且高效的电源系统，推动整个行业朝着绿色、高性能计算平台迈进，功率电子与 AI 计算深度融合的关键节点，也预示着全球数据中心供电方式将发生根本性变革。