随着AI算力需求激增,数据中心供电体系正加快从传统交流(AC)架构向直流(DC)架构演进。面对功率密度持续上升带来的效率和成本压力,直流供电架构正被业界视为新的替代方向。
据海外科技媒体Gigazine当地时间26日报道,NVIDIA在GTC 2026发布的下一代AI芯片及基础设施设计,正在推动这一趋势升温。与此同时,Vertiv、Eaton、Delta Electronics等电力设备厂商也相继推出基于直流架构的数据中心方案,以回应市场需求变化。
长期以来,传统数据中心围绕交流供电体系建设。电力以中压交流电形式输入后,先转换为低压交流电,再经过不间断电源(UPS)等设备,在交流电与直流电之间多次转换,最终才变为芯片所需的直流电。这样的多级转换不仅会带来额外能耗,也会增加发热和系统复杂度。
进入AI时代后,这一架构的瓶颈日益显现。AI数据中心机柜功耗密度快速攀升,单机柜功耗最高已接近1MW。NVIDIA表示,1MW级机柜最多约需200kg铜材,而大型数据中心的铜用量可能扩大至数十万公斤,背后主要原因正是电力转换损耗以及电流上升。
在此背景下,行业开始将目光转向高压直流架构。以将13.8kV交流电转换为800V直流电为例,这一方案可减少中间转换环节,降低电力损耗并提升系统效率。同时,在相同导体条件下,系统可传输更多电力,铜用量有望减少约45%,整体能效可提升约5%。业内还认为,在GW级数据中心园区中,总拥有成本(TCO)最高可下降30%。
从设备层面看,直流架构也被认为具备一定优势,包括减少风扇和电源设备数量、提升系统可靠性、降低散热压力并节省空间。在机柜端,电压则可通过小型转换器进一步转换,以适配GPU和CPU的供电需求。
相关探索已在部分市场展开。市场研究机构Omdia指出,中国已引入高压直流数据中心方案;在美国,Meta、Microsoft以及Open Compute Project(OCP)等正在合作测试基于400V DC的机柜方案。
企业端的布局也在提速。Vertiv已公布与NVIDIA Vera Rubin平台集成的800V DC基础设施方案;Eaton正在开发用于直流配电的半导体变压器;Delta Electronics则推出了配套电池备份的直流机柜解决方案。
不过,直流化转型仍面临多重挑战,包括直流专用设备产能不足、半导体和材料供应仍需扩张,以及长期需求前景仍存在不确定性。业界指出,如果缺乏大规模投资和供应链重构同步推进,这一转型的落地速度仍可能受到限制。