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钛媒体 18分钟前

800V HVDC 器件瓶颈已破:OCP 2025 八家同台背后的产业共识与制式之争

文 | 邱吉洲

2025 年 10 月 13 日,圣何塞,OCP Global Summit 2025。

如果只看 NVIDIA 的主题演讲,你会以为这又是一次 " 黄仁勋定义未来、供应链跟跑 " 的常规操作。但走出 Keynote 展厅,在 MGX 电气生态展区转一圈,信号就不一样了:台达、ST、Power Integrations、AOS、英诺赛科、Renesas、EPC、onsemi ——八家以上核心芯片和电源厂商,同一周、同一屋檐下,全部拿出了 800V DC 架构的可量产方案。

这不是 "NVIDIA 发了个白皮书、大家鼓个掌 " 的场面。当一条技术路线在同一时间被这么多供应商用产品而不是 PPT 对齐,产业共识的信号已经足够强了。

这是 800V HVDC 系列观察的第三篇。第一篇拆了 SST 的产业化节奏:样品已出,规模部署仍卡在成本与可靠性。第二篇拆了巨头入局信号:中兴、英飞凌、ST 同周下场,800V 落地是 "HVDC 先行、SST 终局跟进 " 的双轨并行。

这一篇的新判断是:器件瓶颈已经被打破。 当 PI 的 1250V PowiGaN 在白皮书里用数据证明 " 单颗优于堆叠 650V GaN 和 1200V SiC",当 ST 的 12kW GaN LLC 把功率密度做到 2600W/in ,当英诺赛科被 NVIDIA Keynote 点名展示全 GaN 800V → 1V 链路—— 800V DC 的器件问题,已经从 " 能不能做 " 变成了 " 选谁做 "。

剩下的悬念只有两个:电压制式之争,和国产器件的位置差。

一、物理死局:1MW 机柜为什么装不下 54V

先回到物理。

NVIDIA 在 OCP 发布的白皮书《800 VDC Architecture for Next-Generation AI Infrastructure》里算了一笔账:一个 1MW 机柜如果沿用 54V DC 配电,需要 200 公斤铜母线。放大到一个 1GW 数据中心,仅机架式母线就需要 20 万公斤铜。而 54V 系统的端到端效率在 85%-88% 之间——每 100kW 机架有 12-15kW 电力以热量白白耗散。

更刺眼的是空间。NVIDIA Kyber 机架如果在 54V 下跑,电源架要吃掉 64U 机柜空间,留给计算的空间被挤压殆尽。而 800V DC 的边车(sidecar)方案,可以在单个 Kyber 机架中为 576 个 Rubin Ultra GPU 供电。

初中物理公式:P=I R。 传输同样功率,电压从 54V 提到 800V,电流降到约 1/15,线路损耗降到 1/225。NVIDIA 白皮书给出的量化收益是:与 415V AC 或 480V DC 架构相比,铜缆用量降低 45%;相同导体截面积可多传输 85% 功率;端到端效率提升 5%;PSU 故障减少带来维护成本降低最高 70%;TCO 降低 30%。

物理不可逆。但物理只回答了 " 为什么要转 ",没回答 " 转得了转不了 "。后者取决于器件——谁来承担 800V 到 50V/12V/1V 的高密度变换?

OCP 2025 给出的答案是:器件已经不是瓶颈了。

二、五家方案技术拆解:从系统到器件的全链路就位

八家供应商在 OCP 的展台上各占一个生态位,恰好拼出 800V DC 从电网到芯片的完整供电链。挑五家代表拆解:

台达:系统级方案,SST 效率 98.5%

台达展出了 800VDC 与 ± 400VDC 完整供电方案,核心是固态变压器(SST)将中压交流电转换为 800VDC,能源转换效率 98.5%。配套方面,2000kW 散热能力的液对液(L2L)CDU 和 300kW 液对气(L2A)CDU 分别应对新建和既有数据中心散热需求;1MW 列间电源系统(In-Row Power)内置数个 106kW AC/DC 机架式电源;EVA 储能机柜满载效率 97%,机架式电容系统提供 10 秒电力备援。

台达的位置是系统级集成商——从 SST 到 CDU 到储能,把 800V DC 打包成可交付的数据中心基础设施。它的信号是:800V 不再是器件和单板的实验室话题,已经有了可工程交付的系统方案。

ST:12kW GaN LLC,功率密度 2600W/in

ST 展示了专为 800V 机架配电开发的 12kW 功率传输板(PBD),核心是一颗 1MHz DCX 16:1 堆叠 LLC 谐振转换器,800V 输入、50V 输出,峰值效率 98%,功率密度超过 2600W/in 。

这颗板子的关键突破在于GaN 器件实现了超过 1MHz 的开关频率。ST 明确指出,传统平面变压器和矩阵变压器工作在 500kHz 以下且电压较低,转向 800V 总线系统和更高功率密度需要 1MHz ——这带来了 EMI、损耗和热管理的全新挑战。ST 的解法是 10 层 PCB 平面矩阵变压器,通过磁通抵消和先进绕组技术(对称初级、交叉连接次级),将损耗降低约 30%。

ST 的位置是机柜内 DC-DC 变换层—— 800V 到 50V 这一段,是整个供电链中功率密度压力最大的一环。

Power Integrations:1250V PowiGaN,GaN 杀入高压区

这是 OCP 2025 上器件层最具突破性的信号。

Power Integrations 发布了 1250V 和 1700V PowiGaN 技术白皮书,与 NVIDIA 合作加速 800V DC 转型。核心论点:单颗 1250V PowiGaN HEMT 的功率密度和效率,优于堆叠两颗 650V GaN FET,也优于同等级别的 1200V SiC 器件。

这个论点的分量在于:在此之前,GaN 的电压天花板被认为在 650V 左右,800V DC 架构中 800V → 50V 这段高降压比变换,业界默认是 SiC 的地盘。PI 的白皮书用实测数据打破了这层认知—— GaN 不仅能做高压,而且在功率密度和效率上可能比 SiC 更优。

PI 同时展示了 InnoMux-2 EP IC,内置 1700V PowiGaN 开关,支持 1000VDC 输入电压,12V 系统效率超过 90.3%,适用于 800V DC 数据中心的辅助电源。PI 是目前唯一量产 1250V 和 1700V GaN 开关的供应商,已有超过 1.75 亿颗 GaN 开关在终端产品中服役。

PI 的位置是高压 GaN 器件层——它的白皮书不是概念验证,是量产器件的可靠性背书。

AOS(安世半导体):SiC+GaN 全链路器件

AOS 宣布全链路支持 NVIDIA 800V DC 架构,产品矩阵覆盖三个层面:

高压转换:SiC 器件 AOM020V120X3(1200V)和顶面散热 AOGT020V120X2Q,支持 13.8kV AC 电网输入直接转换到 800VDC;高密度 DC-DC:650V GaN FET(AOGT035V65GA1)和 100V GaN FET(AOFG018V10GA1),用于机柜内高频变换;封装创新:堆叠 die MOSFET 和 GaN 器件共享封装,为次级侧功率转换提供成本与效率的灵活权衡。

AOS 的位置是全链路器件供应商——从 SST 端 1200V SiC 到机柜内 650V/100V GaN,一颗芯片到另一颗芯片,800V DC 的每一级变换都有对应的器件方案。

英诺赛科:全 GaN 800V → 1V,被 NVIDIA 点名

英诺赛科在 NVIDIA Keynote 中被重点展示为 800V DC 生态核心合作伙伴。核心卖点是全球唯一覆盖 1200V 到 15V 全 GaN 链路的 IDM,提供从 800V 输入到 1V GPU 输出的全 GaN 转换方案。

第三代 GaN 器件的关键数据:开关频率接近 1MHz;驱动损耗降低 80%、开关损耗降低 50%(对比 SiC);系统总功率损耗降低 10%;54V 输出端功率密度翻倍—— 16 颗 GaN 器件替代 32 颗 Si MOSFET 实现同等导通性能。可靠性方面,通过 2000 小时动态 HTOL 和 175 ° C 耐久验证,预期寿命超过 20 年。8 英寸晶圆月产能 2 万片。

英诺赛科的位置是全 GaN 方案挑战者——它试图证明,800V DC 架构中不只是低压端可以用 GaN,高压端同样可以。如果这条路跑通,SiC 在 800V DC 中的角色将被重新定义。

三、GaN 1250V vs SiC 1200V:器件选型的真相

OCP 2025 上最值得深挖的技术分歧,是 GaN 和 SiC 在 800V DC 架构中的角色边界。

PI 的白皮书给出了一个明确的判断:单颗 1250V PowiGaN 优于堆叠 650V GaN 和 1200V SiC。 这个论断如果成立,意味着 800V → 50V 这段 DC-DC 变换的器件选型逻辑要重写。

理解这个判断,需要回到器件物理。

GaN 的核心优势在于 " 没有体二极管 "。 SiC MOSFET 有一个寄生体二极管,在硬开关电路中,体二极管的反向恢复电荷(Qrr)会产生巨大的开关损耗。GaN HEMT 没有这个寄生结构,反向恢复电荷接近零——这意味着在硬开关拓扑中,GaN 的开关损耗天然比 SiC 低一个数量级。

GaN 的第二个优势是 " 没有栅氧化层 "。 SiC MOSFET 的栅氧化层是长期可靠性的关注点——高温下栅氧退化是 SiC 器件的主要失效模式之一。GaN HEMT 是场效应器件,不依赖栅氧化层,从这个角度,高温长期可靠性可能更优。

但 SiC 在更高电压段仍有不可替代性。 800V DC 架构的 SST 端,需要将 13.8kV 中压交流直接转为 800V 直流,这需要 3.3kV 到 6.5kV 甚至更高耐压的 SiC MOSFET。目前 GaN 的电压天花板还在 1700V(PI 的量产产品),在 3.3kV 以上,SiC 仍然是唯一选择。

所以 800V DC 架构中的器件分工,更可能的图景是:

供电链位置

电压范围

首选器件

代表方案

SST 中压 AC/DC

13.8kV → 800V

SiC 3.3kV-6.5kV

台达 SST/ 安森美 / 英飞凌

800V → 50V DC-DC

800V → 50V

GaN 1250V 或 SiC 1200V

PI PowiGaN / ST GaN LLC / AOS SiC

50V → 12V IBC

50V → 12V

GaN 100V

英诺赛科 /AOS/ 英飞凌

12V → 1V VPD

12V → 1V

Si MOSFET

英飞凌 OptiMOS/TI

GaN 和 SiC 不是替代关系,是分工关系。 但在 800V → 50V 这段最关键的 DC-DC 环节,GaN 1250V 确实在挑战 SiC 1200V 的传统地盘——这是 800V DC 架构中器件选型的真正战场。

四、国产力量:从跟随到并跑,差在哪

OCP 2025 上,国产供应链有两个亮点。

英诺赛科:全球唯一全 GaN IDM。 8 英寸月产能 2 万片、第三代 GaN 器件、被 NVIDIA Keynote 点名——在 GaN 这个赛道上,英诺赛科已经不输任何国际巨头。它的差异化在于 " 全链路 ":从 1200V 高压 GaN 到 15V 低压 GaN,一颗芯片到另一颗芯片,整条 800V → 1V 链路可以全用 GaN。这是 TI、英飞凌、ST 都没做到的——它们在 GaN 和 SiC 之间做组合,英诺赛科赌的是 GaN 一统天下。

元脑服务器(浪潮):800VDC+GaN+VPD 一体化。 元脑的方案有三层创新:HVDC 替换传统 UPS,从电网侧直接构建 800V 高压直流;自研氮化镓 HVDC 电源,多模组并联动态均流,供电效率 98%,单柜支撑 430kW-720kW;VPD 垂直供电技术,芯片背面供电,路径缩短 60% 以上,能耗损失降低 66%。量化收益是:供电损耗从约 15.5% 降至 9.7%,30MW 数据中心年省电费超千万元。

中兴通讯:± 400V/800V 双制式。 中兴已完成 HPPD 研发立项,输出电压选择大型云商看好的 ± 400V HVDC,且 ± 400V 也支持输出 800V。系统产品覆盖 2MW 级集中电源和 1MW 级 Sidecar。

但国产力量差在哪?一个清晰的判断:在 GaN 中低压段(100V-1250V),国产已经并跑甚至领跑;在 SiC 中高压段(3.3kV-6.5kV),国产仍有明显差距。

英诺赛科的 GaN 是并跑,但 SST 端 3.3kV 以上的 SiC MOSFET,国内供应商(芯联集成、基本半导体、瞻芯等)仍在追赶国际三强(英飞凌、安森美、ST)。这意味着 800V DC 架构中 " 最贵的那颗芯片 " —— SST 里的高压 SiC ——国产化率仍然偏低,成本下降的主动权还在别人手里。

五、判断:真正的悬念是电压制式之争

如果说器件瓶颈已被打破是 OCP 2025 的第一个信号,那么第二个信号更值得从业者关注:电压制式之争。

NVIDIA 押注 800V DC,但北美三大云商(微软、Google、Meta)更倾向 ± 400V HVDC 的渐进式方案。国内中国电信、信通院、百度在 CCSA 推进 ± 375V HVDC 立项,字节在委托第三方做供配电演进路标规划,阿里和腾讯在关注或准备技术试点。

这让人想起 HVDC 上一轮历史:2008 年中国电信推 240V HVDC,2012 年移动推 336V HVDC(等同 380V)。336V 技术上领先,但行业生态始终没成熟;反而是渐进式的 240V,经过十年历练活了下来,最终在云商和运营商市场成长壮大。

800V 是跃进式制式,± 400V 是渐进式制式——历史会不会重演,三年内见分晓。

中兴的产品策略其实已经对冲了这个风险:± 400V 和 800V 双输出,哪边赢都能接。这个策略值得所有电源系统厂商借鉴——在制式之争尘埃落定之前,不要把赌注全押在一边。

但对器件厂商和内容创作者来说,制式之争不改变一个底层判断:无论 800V 还是 ± 400V,高压直流替代传统 54V/ 交流链路的方向已经不可逆。 差异只在于:SST 是标配还是选配?GaN 在高压段能吃掉多少 SiC 的份额?中间总线电压是 50V 还是 48V 还是 12V 直接到底?

这些是产业从业者真正需要回答的问题。

结语:器件不再是瓶颈,标准才是

回到开头的问题:OCP 2025 的信号到底是什么?

不是 "NVIDIA 又发了个白皮书 "。是八家供应商同周亮剑,器件瓶颈已被打破,800V DC 从路线图变成了产业共识。 当 PI 的 1250V PowiGaN 用数据证明 GaN 能做高压,当 ST 的 12kW GaN LLC 把功率密度推到 2600W/in ,当英诺赛科被 NVIDIA Keynote 点名—— 800V DC 的 " 能不能做 " 已经不是问题。

真正的问题变成了三个:

第一,电压制式之争。 800V 还是 ± 400V?跃进式还是渐进式?这个答案决定 SST 是标配还是选配,决定器件选型重心在 3.3k SiC 还是 1250V GaN,决定整个产业链的价值分配格局。

第二,国产器件的位置差。 GaN 中低压段已经并跑,SiC 中高压段仍有差距。SST 里最贵的那颗芯片—— 3.3kV 以上 SiC MOSFET ——国产化率偏低,这是成本下降的关键瓶颈。

第三,落地节奏。 SemiAnalysis 说推迟到 2028 年,摩根士丹利说按计划——分歧本质是产业链成熟度认知差。但 OCP 2025 的器件就位信号,更支持摩根士丹利的判断:2027 年小批量投产是大概率的。全面替代 54V 要到 2029-2030 年,中间 ± 400V 可能吃掉相当份额。

对从业者来说,现在该问的不是 "800V 会不会来 ",而是 " 我在 800V 价值链的哪一层 "。

这是 800V 架构系列观察的第三篇。第一篇拆了 SST 的产业化节奏,第二篇拆了巨头入局信号,这一篇拆了器件层的技术突破与制式之争。后续将聚焦 GaN 1250V 器件选型的工程实践、平面矩阵变压器设计、以及 ± 400V 与 800V 制式之争的产业博弈。

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