愛迪生輸?shù)舻摹半娏χ畱?zhàn)”，140年后被AI翻盤了

1880 年代的美國，煤氣燈還沒從街頭退場，兩種截然不同的電力系統(tǒng)就已經(jīng)在爭奪未來。這段歷史后來被拍成了電影，就是 2017 年那部由馬丁·斯科塞斯擔(dān)任執(zhí)行制片、“卷福”等人主演的《電力之戰(zhàn)》（The Current War），那場發(fā)生在十九世紀(jì)末的技術(shù)路線之爭，至今仍是商業(yè)史上最經(jīng)典的案例之一。

一邊是愛迪生，1882 年他在紐約珍珠街建成了全世界第一個商用配電系統(tǒng)，用 110V 直流電點亮了曼哈頓下城區(qū)的幾百盞白熾燈。愛迪生堅信直流電才是正道，投入重金鋪設(shè)了整套配電網(wǎng)絡(luò)。問題在于，直流電的電壓很難改變。低壓直流在導(dǎo)線中傳輸時電流大、損耗高，傳個一兩公里電壓就跌得不成樣子。愛迪生的方案本質(zhì)上只能服務(wù)于發(fā)電站周圍幾個街區(qū)的客戶。

另一邊是喬治·威斯汀豪斯。他買下了尼古拉·特斯拉的交流電專利，包括那臺改變歷史走向的交流感應(yīng)電機。交流電的關(guān)鍵優(yōu)勢在于變壓器：一個簡單的銅線圈加鐵芯，就能把電壓從幾百伏升到幾萬伏。電壓升高意味著同樣功率下電流變小，導(dǎo)線上的損耗也隨之驟降。發(fā)電廠可以先升壓、遠(yuǎn)距離輸送、到了用戶端再降壓使用。

這個優(yōu)勢是壓倒性的。1893 年芝加哥世博會上，威斯汀豪斯用交流電點亮了整個展場，宣告了“電流戰(zhàn)爭”的終局。愛迪生輸了。此后一百三十多年，交流電統(tǒng)治了從家庭插座到工廠產(chǎn)線的幾乎所有用電場景，數(shù)據(jù)中心也不例外。

圖丨1893 年芝加哥世博會（來源：Paleofuture）

但到了 2025 年，這個統(tǒng)治開始松動。

NVIDIA 在當(dāng)年 5 月的 Computex 大會上公布了一套全新的 800V 高壓直流（HVDC）供電架構(gòu)，計劃從 2027 年起替代數(shù)據(jù)中心內(nèi)沿用多年的 54V 直流配電。幾個月后的 OCP（開放計算項目）全球峰會上，配套技術(shù)白皮書正式發(fā)布。白皮書落地前后不到半年，英飛凌、德州儀器、意法半導(dǎo)體、臺達(dá)、維諦（Vertiv）、施耐德、伊頓等供電鏈條上幾乎所有關(guān)鍵角色同步宣布了各自的 800V 產(chǎn)品計劃。產(chǎn)業(yè)鏈用不到一年的時間完成了集體轉(zhuǎn)向。驅(qū)動力其實很簡單：交流配電在 AI 數(shù)據(jù)中心里正撞上硬邦邦的物理極限。

（來源：NVIDIA）

今天絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的供電鏈路仍然遵循同一套模式：交流市電引入，經(jīng)變壓器降壓，通過 UPS（不間斷電源）做一輪整流再逆變，送進(jìn)機架后由服務(wù)器自帶的電源模塊（PSU）再做一次 AC-DC 轉(zhuǎn)換，才最終變成芯片能用的直流電。這條鏈路上至少經(jīng)歷三到四次電壓轉(zhuǎn)換，每轉(zhuǎn)一次就要丟掉一些能量。行業(yè)公認(rèn)的數(shù)字是，整條 AC 配電鏈的端到端效率在 85% 到 90% 之間。換句話說，從電網(wǎng)買來的電，有十分之一到七分之一還沒碰到芯片就變成了熱。

這個效率損失在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心時代尚可容忍，因為那時一個機架也就 10 到 15 千瓦，轉(zhuǎn)換損耗產(chǎn)生的廢熱還在冷卻系統(tǒng)的承受范圍內(nèi)。而這一波 AI 浪潮徹底打破了這個平衡。NVIDIA 現(xiàn)有的 GB200 NVL72 機架功率已逼近 120 千瓦，而 2027 年計劃量產(chǎn)的 Rubin Ultra 平臺瞄準(zhǔn)的是單機架 500 千瓦到 1 兆瓦的量級。在這種功率密度下，交流配電的問題已經(jīng)不再是“不夠好”，而是在物理上已經(jīng)行不通。

第一道墻是銅。功率等于電壓乘以電流。54V 配電要扛住 1 兆瓦負(fù)載，電流接近兩萬安培。需要多粗的銅排來承載這個電流？NVIDIA 自己給出的答案是每機架 200 公斤。如果建一座 1 吉瓦級的數(shù)據(jù)中心，僅機架內(nèi)的銅排就需要 20 萬公斤。把電壓提高到 800V 后，同等功率下電流降低約 15 倍，而導(dǎo)體所需的截面積與電流的平方成正比，這意味著銅材用量可以下降一個數(shù)量級以上。

第二道墻是空間。以當(dāng)前的 GB300 NVL72 系統(tǒng)為例，一個機架內(nèi)要塞進(jìn)最多 8 個電源架來供電。如果未來的兆瓦級機架還沿用 54V 架構(gòu)，NVIDIA 估算電源設(shè)備將占滿 64 個 U 位，整個機架全是電源，沒有任何空間留給計算設(shè)備。這已經(jīng)不是效率問題了，而是根本裝不下。NVIDIA 在 GTC 2025 上展示的替代方案是一個 800V 獨立的電源邊柜“sidecar”，可以為同一機架內(nèi) 576 塊 Rubin Ultra GPU 供電，把電源徹底搬出計算空間。

第三道墻是散熱。在 AC 供電鏈路中，每臺服務(wù)器內(nèi)部都要獨立完成交流到直流的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換效率通常在 90% 到 95% 之間，剩下的部分全變成熱量散在機架里。二十臺服務(wù)器擠在一個機架中，光電源轉(zhuǎn)換就能產(chǎn)生一兩千瓦的廢熱。

高壓直流架構(gòu)的思路則完全不同：把 AC-DC 轉(zhuǎn)換集中到機架外部甚至建筑外部的大型整流設(shè)備中完成，然后直接用 800V 直流配送到機架。集中轉(zhuǎn)換的效率更高（規(guī)模效應(yīng)），而且廢熱產(chǎn)生在機房之外，不再加重機房內(nèi)冷卻系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。即便只提升 1 個百分點的效率，對一座 100 兆瓦的數(shù)據(jù)中心來說也意味著 1 兆瓦的節(jié)省，這足以驅(qū)動好幾個服務(wù)器機架。

NVIDIA 給出的綜合預(yù)期是：端到端能效提升最多 5%，維護成本降低最多 70%，總擁有成本下降最多 30%。

但光有 NVIDIA 的架構(gòu)設(shè)計還不夠。800V 直流要真正跑起來，需要一整套從電網(wǎng)到芯片的供電產(chǎn)業(yè)鏈做出響應(yīng)。2025 年下半年到 2026 年初，這條產(chǎn)業(yè)鏈在以前所未有的沖刺速度在重組。

在功率半導(dǎo)體層面，英飛凌宣布與 NVIDIA 合作開發(fā) 800V 供電平臺的全鏈路方案，利用其碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）器件實現(xiàn)高頻高效的電壓轉(zhuǎn)換，單級轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 98%。

德州儀器在 2026 年 3 月的 GTC 大會上展示了完整的 800V DC 電源架構(gòu)，核心是一個兩級轉(zhuǎn)換設(shè)計：從 800V 直接降到 6V 中間母線，再從 6V 轉(zhuǎn)換為 GPU 所需的亞 1V 核心電壓，其中 800V 到 6V 這一級的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 97.6%。

圖丨德州儀器 800V DC 電源架構(gòu)（來源：Texas Instrument）

意法半導(dǎo)體則拿出了 12 千瓦和 20 千瓦兩款功率交付板，其 12 千瓦板在 800V 到 50V 的轉(zhuǎn)換中實現(xiàn)了 97.5% 的峰值效率和 2500 W/in3的功率密度。納微半導(dǎo)體（Navitas）更進(jìn)一步，用 GaN 技術(shù)實現(xiàn)了 800V 到 6V 的單級直接轉(zhuǎn)換，省去了傳統(tǒng)的 48V 中間母線。

在系統(tǒng)集成層面，臺達(dá)發(fā)布了 660 千瓦的 800V DC 列間電源機架并內(nèi)置 480 千瓦的電池備份單元。維諦宣布其 800V DC 生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品線將在 2026 年下半年商用，對接 NVIDIA 的 Rubin Ultra 平臺。

施耐德公布了自己的 800V sidecar 方案，支持 NVIDIA、Google 和 Meta 等多家客戶，并承諾在 NVIDIA 每一代新平臺之前提前推出配套電源和散熱方案。伊頓也在同期發(fā)布了專為 AI 數(shù)據(jù)中心設(shè)計的 800V DC 參考架構(gòu)。

在更底層的機架標(biāo)準(zhǔn)上，變化同樣在發(fā)生。DCD 近日的一篇報道引述了 Legrand 公司高級產(chǎn)品管理總監(jiān) Calvin Nicholson 的說法，描繪了 Open Compute 標(biāo)準(zhǔn)下電源架（power shelf）的演進(jìn)軌跡：最早的 OCP 電源架是 18 千瓦，現(xiàn)在已經(jīng)升級到 33 千瓦，下一代正在開發(fā)的是 72 千瓦。

Legrand 這兩年在 Open Compute 生態(tài)中投入很深，開發(fā)了多種母排和電源架方案，還收購了一家冷卻公司，加上此前收購的后門熱交換器公司，正在把機架、母排、電源和散熱整合成一套完整的系統(tǒng)交付給客戶。

Nicholson 在采訪中談到了行業(yè)轉(zhuǎn)型的阻力：運營關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的人天然厭惡風(fēng)險，交流電用了一百多年，大家知道怎么部署、怎么維護、怎么保證安全。一旦切換到直流，一切都是新的，不同的機柜、不同的母排、不同的安全規(guī)程。

客戶通常的做法是先把機柜、母排和電源架拿回去在實驗室里反復(fù)測試，確認(rèn)滿足應(yīng)用需求之后才會部署到生產(chǎn)環(huán)境。這是一個保守但合理的流程，因為涉及安全培訓(xùn)和運維規(guī)范的全面更新。更讓客戶頭疼的是，他們的很多供應(yīng)商正忙著追超大規(guī)模客戶（hyperscaler），沒有人坐下來幫他們理解這些新技術(shù)。

在這場全球性的供電架構(gòu)轉(zhuǎn)換中，中國的位置比較獨特。一方面，中國在遠(yuǎn)距離高壓直流輸電領(lǐng)域的積累全球領(lǐng)先。國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)已建成超過 40 條特高壓輸電通道，其中包括世界首條±800 千伏特高壓柔性直流工程和±1,100 千伏特高壓直流線路，后者可以在 0.01 秒內(nèi)將新疆的電力送到 3,300 公里外的安徽。中國是全球唯一全面掌握全系列特高壓技術(shù)并大規(guī)模商用的國家。這種在電力電子領(lǐng)域長期積累的工程能力和人才儲備，為數(shù)據(jù)中心 HVDC 的發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件。

另一方面，在數(shù)據(jù)中心直流供電的實踐上，中國實際上早于海外走了一步。2007 年，江蘇電信就開始試點 240V 高壓直流供電。此后，以 BAT 為代表的互聯(lián)網(wǎng)巨頭在自建數(shù)據(jù)中心中廣泛采用“一路市電 + 一路 HVDC”的雙路架構(gòu)。2019 年，阿里巴巴聯(lián)合臺達(dá)和中恒電氣推出了“巴拿馬電源”方案，從中壓 10 千伏交流一步直轉(zhuǎn) 240V 直流，省去了傳統(tǒng)架構(gòu)中的多級中間設(shè)備，系統(tǒng)效率達(dá)到 97.5%，占地面積縮減近 50%。

截至 2024 年，臺達(dá)銷售的巴拿馬電源在線運行數(shù)量已超過 500 套。百度、騰訊和三大運營商也都在各自的數(shù)據(jù)中心中部署了 HVDC 方案。目前國內(nèi) HVDC 市場中，中恒電氣占據(jù) 30% 到 40% 的份額，是阿里巴巴巴拿馬電源的核心供應(yīng)商。

不過，國內(nèi)當(dāng)前主流的 HVDC 電壓等級仍是 240V，與 NVIDIA 推動的 800V 方案之間存在代際差距。2025 年 8 月，臺達(dá)聯(lián)合中訊郵電咨詢設(shè)計院發(fā)布了中國首部《數(shù)據(jù)中心 800V 直流供電技術(shù)白皮書》，開始推動國內(nèi)向更高電壓等級演進(jìn)。2026 年初，字節(jié)跳動在最新一輪 AI 數(shù)據(jù)中心招標(biāo)中首次引入 800V HVDC 方案，計劃將高壓直流在新建園區(qū)中的滲透率提升至 30% 到 40%，并同步啟動樓宇級、數(shù)十兆瓦規(guī)模的 800V 試點。

另據(jù)報道，除了阿里、騰訊外，國內(nèi)其他云廠商也已開始小批量部署 HVDC。中恒電氣、科士達(dá)、麥格米特、禾望電氣等企業(yè)也在加速 800V 產(chǎn)品的研發(fā)，其中部分企業(yè)已作為維諦、施耐德等海外巨頭的核心分包商進(jìn)入全球供應(yīng)鏈。

回到全球視角，800V HVDC 的落地時間表正在逐漸清晰，但路線并非只有一條。微軟、Google 和 Meta 在 2025 年的 OCP EMEA 峰會上聯(lián)合推出了“Mount Diablo”項目，采用±400V 方案而非 NVIDIA 力推的 800V，更強調(diào)短期可行性和對現(xiàn)有電動車行業(yè)成熟供應(yīng)鏈的利用。

圖丨Mount Diablo 將電源與計算分離（來源：Microsoft）

Meta 的±400V 方案預(yù)計 2026 年一季度率先落地。NVIDIA 的 800V 方案則錨定 2027 年，配合 Rubin Ultra 平臺的量產(chǎn)時間節(jié)點。兩條路線不算互斥，±400V 更像是一個過渡方案，而 800V 是面向兆瓦級機架的終局架構(gòu)。更遠(yuǎn)的未來，固態(tài)變壓器（SST）將中壓電網(wǎng)輸入一步轉(zhuǎn)換為 800V 直流，連獨立的整流環(huán)節(jié)都可以省去，進(jìn)一步逼近供電效率的物理極限。

這一切在一年前還只是白皮書上的愿景。2026 年 3 月的 GTC 大會上，參展商展臺上已經(jīng)擺滿了可以觸摸的 800V 電源模塊、母排和 sidecar 原型機。臺達(dá)的 800V HVDC 電源機架設(shè)計功率達(dá) 570 千瓦，施耐德的 800V sidecar 已經(jīng)進(jìn)入工程驗證階段。NVIDIA 在技術(shù)博客中寫道：我們不只是在造更快的 GPU，而是在重新設(shè)計整個供電堆棧。

愛迪生大概沒有料到，為他的直流電翻盤的，不是什么新物理學(xué)，而是一塊又一塊越來越渴電的 AI 芯片。

參考資料：

1.https://spectrum.ieee.org/living-heart-project-virtual-twins

2.https://www.datacenterdynamics.com/en/marketwatch/the-future-of-rack-power-for-high-density-environments/

3.https://thefusionreport.substack.com/p/why-data-centers-are-switching-to

運營/排版：何晨龍