英伟达成立数据中心800V高压直流供电供应商联盟

在台北电脑展期间，英伟达宣布成立一个供应商联盟，为数据中心提供 800V 高压直流供电（HVDC） 。这被认为是从 2027 年开始支持 1 MW 功率服务器机架的关键步骤。

目前该供应商联盟包括：英飞凌（Infineon）、MPS、Navitas、罗姆（Rohm）、意法半导体（STMicroelectronics）和德州仪器（Texas Instruments）等芯片厂商，Delta、Flex Power、Lead Wealth、LiteOn 和 Megmeet  功率模块厂商，以及 Eaton、Schneider Electric 和 Vertiv 等电源系统厂商。

HVDC 架构的主要优势

目前，AI 数据中心的配电涉及多次电压转换，随着 AI 的计算需求导致功率需求增加，这会导致效率低下和复杂性增加。

今天的 54Vdc 机架已达到 200kW 的功率极限。Nvidia GB200 NVL72 和 GB300 NVL72 机架具有多达 8 个电源架，可为计算和交换机架供电。使用相同的 54 V DC 配电意味着一个 MW 机架的电源架将占用高达 64 U 的机架空间。另一种方法是为每个计算机机架使用专用的电源机架，这会占用数据中心的宝贵空间。

NVIDIA 800 V HVDC 架构通过使用工业级整流器在数据中心周边将 13.8 kV 高压交流电网电力直接转换为 800 V HVDC，这消除了大多数中间转换步骤，以及许多 AC/DC 和 DC/DC 转换过程中的相关能量损失，端到端电源效率提高了5%。

HVDC 架构还显著减少了电源链中所需的带风扇的电源单元（PSU）数量，从而提高了系统可靠性、降低了散热、减少了组件数量并提高了能源效率。由于冷却是 AI 数据中心能源预算的重要组成部分，因此减少散热会对设备和能源成本产生重大影响。由于电源装置故障的减少，维护成本也可以降低高达 70%。

在配电中使用 800 V 母线槽并从 415 V AC 切换到 800 V DC，可以通过相同尺寸的导体传输 85% 的功率，因为更高的电压降低了电流需求并降低了电阻损耗。电流较低时，较细的导体可以处理相同的负载。这减少了 45% 的铜需求，并消除了交流电特定的低效率，包括集肤效应和无功功率损失。

“英伟达不仅在构建更快的 GPU，而且还重新设计了整个电源堆栈，以释放 AI 的全部潜力，”英伟达核心技术杰出工程师 Mathias Blake 说。

英飞凌的 800V 架构

目前，英飞凌正与英伟达合作，开发基于新架构的下一代电源系统，该架构具有 800 V 集中发电和高压直流 （HVDC） 功能，用于 AI 数据中心内的配电。

新的系统架构显著增强了整个 AI 数据中心的节能配电，支持直接在服务器主板内的 AI 芯片 （GPU） 上进行电源转换。英飞凌正在利用其在从电网到核心的功率转换方面的专业知识，基于硅 （Si）、碳化硅 （SiC） 和氮化镓 （GaN） 等所有相关半导体材料，推动全面 HVDC 架构的路线图。

由于 AI 数据中心已经使用超过 100,000 个单独的 GPU，因此对更高效供电的需求变得越来越重要。据估计，到本十年末，AI 数据中心将需要每个 IT 机架 1 兆瓦或更高的功率输出。因此，HVDC 架构与高密度多相系统相结合，将为行业树立新标准，推动高质量组件和配电系统的发展。

“英飞凌正在推动人工智能的创新，”英飞凌电源和传感器系统部总裁 Adam White 说。英飞凌在从电网到核心的 AI 驱动方面的应用和系统专业知识，与 NVIDIA 在加速计算方面的世界领先专业知识相结合，为 AI 数据中心的电源架构新标准铺平了道路，以实现更快、更高效和可扩展的 AI 基础设施。

“新的 800V HVDC 系统架构可在整个数据中心提供高可靠性、高能效的配电，”英伟达系统工程副总裁 Gabriele Görra 说。“通过这种创新方法，NVIDIA 可以优化我们先进 AI 基础设施的能耗，这支持我们对可持续发展的承诺，同时还提供下一代 AI 工作负载所需的性能和可扩展性。”

目前，AI 数据中心的电力供应是分散的。这意味着 AI 芯片由大量的电源单元供电。未来的系统架构将是集中式的，从而最大限度地利用服务器机架中的约束空间。这将增加尖端功率半导体解决方案的重要性，这些解决方案使用最少的功率转换级，并允许升级到更高的配电电压。