当生成式 AI 完成一次问答、绘制一幅图像时，背后是服务器算力的高速运转，更是电力的持续消耗。如今，AI 算力正以指数级增长，智算中心这个 “电老虎” 的胃口越来越大 —— 据测算，2025 年全球数据中心总用电量中，人工智能业务占比将从 2% 飙升至 10%；到 2027 年，单机柜供电量将从千瓦级（kW）跃升至兆瓦级（MW），80% 的数据中心将面临能源供给与散热的双重瓶颈。
传统 380V 交流供电架构，早已跟不上 GW 级 AIDC 的需求。从电网到芯片，电力要经历变电站、UPS、列头柜、服务器、芯片 5 次交直流转换，整体能效利用率仅 84.5%。以一座 30MW 的智算中心为例，一年就有 3259 万元电费白白损耗在转换过程中，还面临设备成本高、新能源接入难等问题。
破局的关键，藏在 “高压直流” 里。浪潮信息元脑服务器基于高压直流（HVDC）理念，从机柜侧到节点侧进行全链条创新，推出 800V 高压直流供电架构，将智算中心供电损耗从 15.5% 降至 9.7%，用三大核心技术重构 AIDC 供电体系，开启高效、低耗、绿色的供电新范式。
1 技术突破一：HVDC 替换 UPS，高压直流 “一步到柜”
传统供电架构中，UPS（不间断电源）是 “耗电大户”—— 它需要反复进行 “交流 - 直流 - 交流” 转换，既增加损耗，又占用设备空间。元脑服务器直接用 HVDC 技术替换 UPS，从电网侧 10kV 电压一步转化为 800V 高压直流电，彻底省去中间冗余的转换环节。
这一改变带来多重优势：一是大幅减少设备数量，降低线路损耗与机房散热压力；二是天生适配新能源，光伏、风能等绿色电力可直接并网，无需额外适配设备；三是简化供电链路，让电力从电网到机柜的传输更直接、更高效，为后续的 “算力转化” 打下基础。
2 技术突破二：第三代半导体电源模组，效率拉满 98%
800V 高压架构的核心，在于 “能扛住高压的高效电源”。元脑服务器研发团队围绕电源技术做足文章，基于氮化镓（GaN）或碳化硅（SiC MOS）材料的高频特性，打造出多模组并联的 HVDC 服务器电源，将供电效率提升至业界领先的 98%。
通过自研动态均流技术，能让多个电源模组均衡供电，避免单模组过载，大幅提升 AI 服务器的供电可靠性；第三代半导体器件的超低导通电阻率，让电源供电损耗减少 50% 以上，单柜可支撑 430kW~720kW 的大功率供电，轻松应对 AI 高负载场景；更关键的是，800V 高压使整机柜供电电流减小 70%，铜缆、铜排使用量大幅降低，既节省机房空间，又降低理线难度与建设成本。
为应对 800V 高压对元器件的考验，元脑服务器还联合产业链上下游，构建起基于 800VDC 技术的第三代半导体生态链 —— 从优化安规器件、功率器件的耐高压特性，到改进厂商加工工艺，全方位保障电源稳定，推动整个算力产业的节能创新。
3 技术突破三：VPD 垂直供电，打通 “算力最后一公里”
电力到达机柜后，还要精准输送到 AI 芯片，这是 “电能转算力” 的最后一公里，也是技术难点。元脑服务器自研的 VPD（Vertical Power Delivery）垂直供电技术，直接在芯片背面搭建供电路径，将路径长度缩短 60% 以上，能耗损失降低 66%，让芯片能获得更稳定、更接近设计值的电压，性能与能效同步提升。
针对 AI 算力波动频繁的特点，VPD 技术还搭配了多相动态电流调节功能 —— 能在微秒级内响应算力变化，实时调整供电电流，确保核心芯片始终稳定满功率运行，不浪费每一份电力，也不辜负每一次算力需求。
从电网侧的 800V HVDC 架构，到机柜侧的第三代半导体电源模组，再到芯片侧的 VPD 垂直供电，元脑服务器完成了 “电力到算力” 的三次能量接力。这不仅让 30MW 智算中心年省电费超千万元，更让智算中心用更少能耗释放更强 AI 能力，为产业节能减碳、绿色智算提供了可持续路径。
基于第三代半导体的元脑服务器 800V 供电架构核心技术参数
传统架构基准：采用 380V 交流供电，从电网到芯片需经历 5 次交直流转换，整体能效利用率仅 84.5%，供电损耗约 15.5%。
800V 架构突破：通过全链条创新，供电损耗降至 9.7%，对应整体能效利用率提升至 90.3%，达到业界领先水平。实际效益转化：以 30MW 智算中心为例，年电费损耗从 3259 万元降至约 1989 万元，年节省电费超千万元。
1. HVDC 高压直流输入系统电压等级：直接构建 800V 高压直流链路，从电网侧 10kV 电压一步转化至机柜侧，省去传统 UPS 的 “交流 - 直流 - 交流” 冗余转换环节。新能源适配性：天生兼容光伏、风能等绿色电力，可直接并网无需额外适配设备，助力低碳运营。系统简化度：大幅减少变电站、列头柜等设备数量，降低线路损耗与机房散热压力。2. 第三代半导体氮化镓（GaN）HVDC 电源模组供电效率：基于氮化镓高频特性设计，多模组并联架构下效率达 98%，为业界领先水准。功率支撑能力：单柜可稳定支撑 430kW~720kW 大功率供电，适配 AI 高负载运行需求。损耗优化：借助氮化镓器件超低导通电阻率，电源供电损耗较传统方案减少 50% 以上。电流与材料优化：800V 高压使整机柜供电电流减小 70%，铜缆、铜排使用量显著降低，节省机房空间并降低理线难度。可靠性技术：搭载自研多模组并联动态均流技术，实现各模组均衡供电，避免单模组过载风险。3. VPD 垂直供电技术（芯片侧）供电路径优化：在芯片背面构建供电通道，路径长度缩短 60% 以上，能耗损失降低 66%。电压稳定性：保障芯片 die 获得更接近设计值的稳定电压，同步提升芯片性能与能效。响应速度：搭配多相动态电流调节技术，可在微秒级内响应 AI 算力波动，确保核心芯片稳定满功率运行。
针对 2027 年单机柜从 kW 级向 MW 级跃升的趋势，可满足未来高功率密度需求，80% 以上面临能源瓶颈的数据中心均可适用。生态兼容性：联合上下游构建氮化镓生态链，优化安规器件、功率器件的耐高压特性，改进加工工艺以适配 800V 高压环境。HVDC架构对服务器供电系统影响，未来是选氮化镓还是碳化硅？
1 HVDC 架构对服务器供电的帮助
提升效率与可靠性
传统 AC UPS 架构涉及多次交直流转换（AC-DC-AC-DC），能量在每个环节都有损耗，端到端效率通常为 90% 至 94.5%。而 HVDC 架构通过在前端设置集中式整流系统，将输入的交流电一次性转换为 400V 或 800V 等高压直流电，然后直接分配至各个服务器机柜，大幅简化电力转换链条，将系统故障点减少超过 50%，端到端效率提升至 95% 以上，部分先进系统甚至可达 98%。优化成本与空间
HVDC 系统占用的物理空间比传统 UPS 方案减少 30% 至 40%，设备采购成本可降低 15% 至 20%。采用 800V HVDC 方案，还能将铜缆用量减少 45%，显著降低基础设施的物料成本。更好地集成可再生能源
HVDC 架构能够与光伏等可再生能源发电系统和电池储能系统 BESS 无缝集成，符合现代数据中心绿色低碳的运营战略，有助于降低电能使用效率 PUE 值和运营成本 OPEX。适应高功率密度需求
直流系统天然支持高功率密度设计，与服务器机架的直接直流供电兼容性更好，可降低布线复杂度，能更好地满足 AI 服务器等高功率密度设备的供电需求。
2 HVDC 架构应用于服务器供电的难点
服务器电源适配性问题
当前大部分服务器电源适配 240 伏的直流电，若采用更高电压的 HVDC 供电方案，如 400V 或 800V，就需要更换服务器电源。对于服务器厂家来说，在面对小批量订单时，通常不会单独定制直流输入电源，这在一定程度上限制了 HVDC 的推广应用。安全性要求高
HVDC 电压较高，更容易造成致命性人身伤害，因此需要在安全防护方面投入更多资金，如配备直流断路器、直流配电柜和完善的保护措施等，这使得 HVDC 的单体造价高于 UPS。对市电质量要求较高
虽然 HVDC 对电压波动和频率变化不敏感，但整体而言，其系统对市电的稳定性等质量指标仍有较高要求，相比之下，UPS 在这方面更为成熟。技术标准和规范不完善
HVDC 在数据中心供电领域的应用相对较新，相关的技术标准和规范还不够完善，这也给其大规模推广和应用带来了一定的阻碍。
3 HVDC 架构中半导体材料的应用
目前主要使用碳化硅
在 HVDC 架构中，目前主要使用的是碳化硅（SiC）器件。例如，英伟达计划于 2027 年全面量产 800V 高压直流数据中心架构，就将碳化硅作为核心。使用碳化硅的原因
低损耗
碳化硅具有低导通电阻，可显著降低导通损耗，适合 HVDC 的高电流场景。其内置的 SiC 二极管无反向恢复问题，能减少开关损耗和 EMI，提升转换效率。高频与高温性能好
碳化硅器件支持 MHz 级开关频率，可缩小 HVDC 系统中磁性元件体积，提升功率密度。同时，模块支持 175°C 结温，结合集成 NTC 温度传感器，增强了热管理能力，能适应数据中心高负载工况。可靠性高
碳化硅器件具有低电感设计，模块内部寄生电感仅 8nH，可抑制电压尖峰，降低开关应力，延长系统寿命。其高阈值电压也使得抗噪声干扰能力强，减少了误触发风险，适合 HVDC 复杂的电磁环境。
目前HVDC架构在服务器占比是多少？未来趋势会怎样？
目前服务器高压架构的占比相对传统架构仍较小，但呈现快速增长趋势。未来，随着 AI 服务器功率需求的不断提升，服务器高压架构有望成为主流。以下是具体分析：
当前占比
根据相关行业分析，2025 年全球 HVDC 渗透率有望从 15% 跃升至 40%。这意味着在 2025 年，大约有 40% 的服务器供电系统会采用高压直流（HVDC）架构，而传统的交流不间断电源（AC UPS）架构占比则会相应下降。未来趋势
渗透率持续提升
英伟达计划在 2027 年下半年推出全系标配 800V 的 Rubin Ultra，单机柜达兆瓦级，这将倒逼电源系统升级，推动 HVDC 架构的快速普及。中金公司测算，2025-2027 年 AI 服务器电源模组规模将以 110% 的复合增速扩张，高压直流（HVDC）+ 固态变压器（SST）架构有望自 2027 年起实现放量。与固态变压器结合
固态变压器（SST）作为能直接将高压市电转 800V 直流的革命性技术，具有效率高、体积小、灵活性高、预制化设计等优点，预计 2026 年很多厂商会推出 SST 样机，2028 年可能批量使用，届时会颠覆现有供电格局。HVDC 架构与 SST 的结合将成为未来服务器供电系统的重要发展方向。推动功率半导体发展
英飞凌预测，集中式高压直流架构中功率器件成本占比将从现有交流系统的 18% 提升至 23%-25%，这将推动碳化硅功率模块市场规模在 2030 年前突破 200 亿美元，促进功率半导体行业的发展。促进绿色低碳发展
HVDC 架构具备天然的新能源友好性，光伏、风能等绿色能源并网更便捷，有助于实现能源高效转换和绿色低碳目标。随着全球对环保和可持续发展的重视，HVDC 架构将更符合数据中心的发展需求，进一步推动其在服务器供电中的应用。
未来，随着 AI 算力持续增长，供电效率将成为服务器竞争的核心。毕竟，算力的尽头是电力，而电力的未来，在于高效利用。
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