Nvidia 定义电力电子的未来

抖音快讯 2025年07月14日 13:15 1 admin

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来源：内容编译自Yole。

乘着人工智能的热潮，市值高达 4 万亿美元的英伟达似乎已经赢得了服务于人工智能数据中心的电力电子和电力系统公司的足够信任。

如今，Nvidia，一家甚至不设计或制造功率器件的公司，正在定义未来功率电子器件的特性和功能。这家 GPU 巨头正在设计下一代 AI 数据中心的动力总成架构。

许多宽带隙 (WBG) 半导体供应商和硅片供应商都在参与其中，愿意投资新技术来满足 Nvidia 的需求。

英飞凌科技公司系统创新集团负责人 Gerald Deboy将 Nvidia 比作一位大师，引领“整个世界设计出一种构建和运营数据中心的新方法”。

Nvidia 邀请的合作伙伴包括英飞凌、MPS、Navitas、罗姆、意法半导体和德州仪器，共同倡导向 800 V 高压直流 (HVDC) 数据中心电力基础设施过渡。此外，还有台达、Flex Power、Lead Wealth、光宝科技、Megmee 等电力系统组件供应商，以及伊顿、施耐德电气和 Vertiv 等数据中心系统建设公司。

Yole Group 电力电子市场和技术分析师 Hassan Cheaito认为，Nvidia 对 AI 数据中心的推动正在为氮化镓 (GaN) 创造动力，就像“ SiC (碳化硅) 的特斯拉时刻”。

正如意法半导体从特斯拉早期推动 SiC 的过程中获益一样，英飞凌和纳微也在竞相从英伟达推动的新兴 GaN 时代中获利。

混合解决方案

很明显，Nvidia 要求进行这种全面重新设计的原因。

为了跟上人工智能的发展步伐，英伟达计划在 2027 年推出 Rubin Ultra GPU 和 Vera CPU，并在机架内构建尽可能多的集群，因此该公司放弃了专为千瓦级机架设计的 54V 机架内配电技术。该技术无法应对大规模新 GPU 集群所需的每机架功率水平的不断增长。

传统机架电源系统无法应对机架内空间限制和铜线过载造成的物理限制。Nvidia 已经意识到，在整个电源链中反复进行交流到直流的转换不仅能源效率低下，还会增加故障点。

因此，尽管其 GPU 业务距离电力核心最远，但 Nvidia 正在要求对 AI 数据中心的电力基础设施进行整体重新设计。

新的 800V 高压直流 (HVDC) 数据中心架构将需要大量新型功率器件和半导体。

简而言之，Nvidia 希望服务器主板能够使用 800 伏直流电，因此需要将 800 伏电压转换为负载点电压。考虑到空间限制，这并非易事。例如，有厂商正在开发 800 伏转 12 伏和 800 伏转 50 伏的转换器，以向 Nvidia 展示该技术在功率密度、效率、外形尺寸、高度等方面的优势。

那么，需要哪些类型的电源设备？

英飞凌的 Deboy 解释说，在需要高功率、高电压解决方案的数据中心电源基础设施中，SiC 占据领先地位。但对于从 800 伏到 50 伏的转换，空间限制决定了高开关频率。他补充道，这使得它“更像是一个 GaN 领域”。同时，对于从 54 伏到 6 伏的转换，在所谓的低压中间总线转换器 (IBC) 中，GaN 和硅都可以。

此外，新的 800 V AI 数据中心还需要发明新的基于半导体的继电器，Deboy 解释道。

如今，数据中心的交流电采用三相供电，由一个普通继电器和一个普通开关控制电源的通断，就像电灯开关一样。相比之下，在新的高压直流人工智能数据中心中，Deboy 表示，为了确保安全，需要“采用能够以良好状态控制过流和浪涌电流的新型半导体元件” 。

Navitas Semiconductor （加州托伦斯）首席执行官Gene Sheridan指出： “随着处理器的研发越来越接近，Nvidia也掌握了更多主动权。” 他表示，从48伏开始，Nvidia就一直在推动设计、组件选择和供应商选择。“我们每周都与他们合作……进行评估、特性描述、基准测试和原型设计，以帮助Nvidia找到最终的解决方案。”

Navitas 正利用其在 GaN 领域的优势，提供 AI 数据中心所需的电力电子解决方案。2022 年收购 GeneSiC Semiconductor 也有助于 Navitas 增强其宽带隙 IC 产品组合。

除了适用于传统交流-直流转换器或 800 伏直流-直流转换器的 GaN 或 SiC 之外，Navitas 还涉足“48 伏电压降至为处理器供电”领域，这是最接近处理器的。

其他超大规模企业的情况如何？

通过提前公布其数据中心电力基础设施计划，Nvidia 成功推动了行业对话。

但未知的是，从现在到 2027 年底，当 Nvidia 推出 Rubin Ultra（预计 800 V 高压直流输电）时，谷歌和 Meta 将如何应对？

Nvidia 的积极举措可能会使开放计算项目 (OPC) 变得过时。

过去，OPC 在数据中心外形尺寸和机架级别的标准化方面处于领先地位。如今，“ OCP 的进展太慢了，”英飞凌的 Deboy 表示。Deboy 表示，在中间阶段出现的不同架构可能会让数据中心重新陷入“丛林”，届时所有数据中心解决方案都将不再兼容，就像 OCP 之前那样。

这可能会使电力电子设备供应商为具有不同路线图的多个超大规模企业提供服务。

在人工智能数据中心市场，Yole集团预测GaN的增长速度将超过SiC。SiC专注于交流/直流转换，而用于直流/直流转换的GaN也可以进入交流/直流转换领域。这是因为GaN器件具有更高电压的潜力，Chiu解释说。“虽然我们看到SiC存在一些上涨的市场，三到五年内约为1亿美元，但GaN的机会似乎要大得多。”

参考链接

https://www.yolegroup.com/strategy-insights/nvidia-defines-power-electronics-future/

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