研报学习:AI 算力重塑供电架构,800VDC服务器电源新行业研究

本文选自国盛研报，仅供学习参考

一、服务器电源：AI 算力的“心脏”，三级架构支撑高效供电

AI 服务器电源通常采用三级架构，包括 UPS、AC/DC 和 DC/DC。服务器电源本质上是一种开关电源，其核心任务是将市电 交流电）转换为适合服务器中的 CPU、GPU、内存、硬盘等硬件组件使用的稳定直流电，以确保服务器能够正常启动、运行和处理数据。AI 服务器电源通常采用三级架构来确保电力稳定高效地输送至每个计算单元，包括UPS 不间断电源）、 AC/DC 转换器以及 DC/DC 转换器

服务器电源可按照多种方式分类。按输入类型，服务器电源可分为交流电源和直流电源；

按冗余设计，可分为非冗余电源、冗余电源 如 1+1、2+1 多模块备份）及热插拔电源；按能效标准，可分为符合 80 PLUS 认证 白牌 /铜牌/金牌等）或钛金级高效电源，对应不同节能需求；按功率容量，可分为低功率  300W-800W）、中功率  1kW-2kW）及高功率  3kW 以上）型号。

二、功率密度百倍跃升，800VDC 成为算力供电最优解

根据英伟达报告，近年来 GPU 机柜的功率增长显著。从 Ampere 的 10kW，到 Rubin 的200kW+，再到即将推出功率超 1MW 的 Rubin Ultra，十年内英伟达 GPU 机柜功率增长有望达百倍以上

AI 算力需求爆发对供电系统提出了更高的要求。现阶段，随着 AI 大模型训练带来的算力需求爆发，以及云计算产业持续扩容，数据中心单机柜功率密度迎来跨越式提升。算力机架功率等级由传统千瓦级快速升级，即将全面进入兆瓦级应用阶段。因此，这将对机房供电系统的带载能力、转换效率与运行可靠性提出了更高的要求。

2.1 从低压直流到 800VDC/SST：英伟达供电方案四阶段演进

传统低压配电架构无法支撑未来 GW 级超算中心的长期发展。传统机房采用低压直流母线（  48-54VDC）+铜排配电方案，在单机柜功率超 200kW 后物理短板显著。其一，MW级负载下电源设备挤占绝大多数机柜空间，算力硬件部署空间严重不足；其二，单台 1MW机柜配套铜排重达 200kg，若落地 GW 级算力园区，仅机柜铜排耗材就需 50 万吨铜，因此在耗材成本以及施工上存在较大的压力。

根据光宝科技数据，英伟达供电方案的演变整体可分为四个阶段。

1、第一阶段：2022-2024 年 传统交流 IT 机柜方案

供电路线：市电 KV 中压→中低压变压器→480VAC→经机房 AC/DC+DC/AC、电池 UPS、PDU→120/208VAC→机架配电单元  rPDU）→直插式 AC-DC PSU（ 机柜内置电源模块，480VAC转12V/48V低压直流）→服务器内 DC/DC BMP）→VRM→给 GPU 芯片供电。

2、第二阶段：2024–2025 年 过渡型 Power Shelf 方案

链路仅在机柜侧优化，前端机房配电不变。供电路线：市电 KV 中压→变压器→UPS→PDU→rPDU→AC-DC Power Shelf 把零散 PSU整合起来，机柜内置大功率交流整流单元。新增配套BBU储能架、超级电容架Supercap shelf）→输出低压直流给服务器 BMP、VRM、GPU 芯片。

3、第三阶段：2026–2027 年 800VDC Power Rack 核心过渡方案，即 Sidecar）供电路线：市电 KV 中压→变压器→机房 UPS→Power Rack 侧边电源柜 Sidecar（ 柜内集成AC-DC整流插框、PDU、BBU储能、超级电容，就地将480VAC转为800VDC高压直流母线，再把800V直流母线输送至IT算力机柜）→光宝 DC-DC Power Shelf 机柜 内置800V转48V低压直流模块）→输出低压直流给服务器 BMP、VRM、GPU 芯片。

4）第四阶段：2028 年至远期 固态变压器 SST 终极架构 最高集成度，长期目标）彻底重构机房配电顶层架构，取消传统中低压工频变压器。供电路线：市电 KV 中压→Solid State Transformer 固态变压器 一步完成中压 AC→800VDC整流，内置集成电池储能 ESS）→800VDC 母线通过母线槽 Busway 直供所有 IT 机柜→机柜侧仅保留小型DC-DC Brick 砖式电源→800V 转 12V 供给 GPU。

第三阶段 800VDC Power Rack 为现阶段核心落地的供电方案。阶段一将 AC-DC 变换全部内置算力柜，仅适配早期低功耗 GPU；阶段二集成标准化插框并搭配储能电容，但仍有较高损耗；阶段三将整流单元外置至独立侧边电源柜，依托高压直流降低耗材与传输损耗，为现阶段核心落地方案；阶段四一体化集成、配电层级最少、综合效率最优，但目前技术和成本尚未成熟

2.2 侧边整流、集中整流到中压整流/SST：800VDC 的多条落地路径

800VDC 方案将成为满足现有算力供电需求的最优架构。得益于碳化硅  SiC）和氮化镓GaN）功率变换器件日益成熟，以及 800VDC 系统在电动汽车行业的广泛应用。800VDC方案将成为满足现有算力供电需求的最优架构。该方案主要有 3 个优势

800VDC 架构可通过多条路径实现。包括侧边独立电源机柜  side power rack）、机房配电室集中整流、中压整流器、固态变压器方案。图 7 展示了英伟达数据中心供电架构的演变，其中第一个架构为 415VAC，其余三个架构均为 800VDC 架构。

架构 1：415VAC 传统交流机柜方案

该架构涉及多个组件，包括中压降压变压器、低压配电屏、交流 UPS、PDU 以及交流配电柜  RPP 或母线槽）。电力以 415VAC 输送至每个计算机架，在机架内由 PSU 将其变换为 54VDC。

架构 2：800VDC Side Power Rack 短期落地的主流方案）

800VDC 侧边电源柜将 AC-DC 变换移出算力机柜，适配机房存量改造、基建改动小，在算力柜旁就地完成整流。尽管该方案虽多一级电能变换，但释放机柜算力空间，是短期落地 800VDC 的主流方案，长期可升级为上游配电室集中整流。

架构 3：800VDC 机房配电室集中整流

可将 600V 以内的低压交流电转为 800V 直流，单模块容量 1.5MVA、支持并联扩容，设备布置于配电前端，简化机柜侧供电并可配套储能；整流技术成熟、效率达 99%，广泛用于储能与新能源，链路精简、不占用机房机位，适配高密度算力集群。

架构 4：800VDC 中压整流器或固态变压器

二者可直接将 35kV 中压电转换为 800VDC，省去 480V 低压中间层级，单机最高容量7.5MVA、转换效率≥98.5%；SST 占地更小，但大功率机型存在可靠性、热/电应力等技术瓶颈，仍在联合研发迭代。对比 SST，中压整流器产业化更成熟、交付更快，是当下算力工厂 800V 直流供电优选。

对于图 7 的第 2 个架构，即短期落地的主流方案 800VDC Side Power Rack，光宝科技展示了两款供电系统。分别对应 660kW 供电机架和 1.2MW 的供电机架。

1、660kW 供电机架

左侧为 Power Rack 侧边电源柜），右侧为 IT 算力机柜。

➢ 左侧：①中的 Power shelf 由 6 个②18.3kW PSU 并联而成，具备 110kW 功率。机柜内搭载 8 台 110kW 的 Power shelf，4 台冗余带载 3 台，合计输出 660kW。

➢ 右侧：⑤DC/DC power shelf 主要是接收侧边柜送来的 800VDC，降压转换为 50VDC供电服务器 GPU，其中 DC/DC PSU 降压电源模块的单模块额定功率为 22.5kW。

从供电路线来看：

1) 480V 工业交流市电送入侧边 Power Rack，经 110kW AC-DC Power shelf+18.3kWPSU 整流为 800VDC；

2) 800V 直流电经机柜母线铜排、PDU，通过高压线缆输送至 IT 算力机柜；

3) IT 机柜内 DC/DC Power shelf 将 800VDC 降压至 50VDC，供给 GPU 服务器

2、1.2MW 供电机架

这是 660kW 机架的高功率升级版本，机柜分为上下两大功能区域，即上部 14RU 为 ACPDU 交流输入配电区；下部 32RU 为 Power Shelves 交流转 800V 直流整流区。

2.3 电动车 800V 产业积淀，为数据中心 800VDC 落地奠定基础

800VDC 能快速平移至 AI 服务器电源，核心在于其在新能源车行业已完成大规模产业化验证，并带动 SiC 功率器件供应链成熟。800V 高压架构的升压逻辑与数据中心完全一致，即在相同功率下提升电压可等比例降低电流，从而降低传输损耗，并提升能效与安全性。正是电动车行业多年的量产积累，为 800VDC 在算力供电环节的落地提供了现成的器件基础与工程经验。

从发展节奏看，800V 高压平台历经“海外引领→国内量产元年→加速下沉”三阶段。

2019 年保时捷率先在 Taycan 上应用 800V 高压快充方案，开启行业浪潮；2022 年被视为国内量产元年，小鹏推出国内首款基于 800V 高压 SiC 平台的车型G9；此后吉利、长城、广汽、理想等品牌密集跟进。2025 年 3 月比亚迪发布1000V了方案的“超级 e 平台”，进一步推动 800V 向大众价格带下放。

800V 渗透率逐年提升。根据盖世汽车数据，近几年来新能源车 800V 销量占比持续提升。从 2022 年 2.5%的渗透率提升到了 2025 年前三季度的 13.7%。截至去年 9 月，已有超 30 个汽车品牌完成 800V 车型的布局，商业化进程明显提速。

2.4 750V/±400V/1500VDC 等并行路线比较，800VDC 综合最优

除 800VDC 外，目前头部数据中心运营方亦与云服务商评估多种直流配电架构方案：

➢ 800VDC NVIDIA MGX 标准）：原生适配英伟达 800V 直流机柜供电架构。依托GaN 和 SiC 功率器件的日趋成熟，以及电动汽车行业 800V 方案的产业基础，可实现 AI 算力设备端到端一体化无缝供电。

➢ 750VDC（  ODCA/VDE-SPEC90037 标准）：欧洲通用工业标准，采用简化两线制直流母线。短期可兼容市面上现有的 1000V 等级电气设备，目前在交通、工业场景逐步普及。

➢ ±400VDC OCP 开放计算标准）：由传统 400V 直流方案迭代衍生，技术上可以实现。但架构自带中点电位，必须配套四线母线，大幅增加接地、均压、故障检测的设计复杂度，在大型数据中心配电场景下短板明显。

➢ 1500VDC（ 远期在在方案）： 遵循 NEC 690 光伏规范与 IEC62477-1 工业变流器标准，凭借低传输损耗、适配大功率场景、节约铜材等优势，成熟应用于光伏、轨交领域。该方案落地数据中心存在多重制约，即适配 IT 机柜的 UL、NEC 标准仍在完善，合规元器件供给不足；高压风险突出，现阶段难以在算力机柜内实现安全部署。

三、模块功率从千瓦到兆瓦：800V 架构重塑服务器电源形态

GPU 代际升级带来模块功率提升。光宝科技自 2017 年起与英伟达合作开发 3.3kW GPU电源模块；也是最早批量交付 5.2kW 电源的供应商之一。光宝科技表示将于 2027 年交付 800VDC 1.2MW 供电机架的成熟样品。对于图表 4 及图表 11 中的指标 0-2，分别对应光宝科技的内置服务器电源、机柜内置交流电源插框、800V 高压直流 Sidecar 等三款产品，对应电源模块功率逐步提升。

指标 0：2017–2023 年 AC-DC PSU

➢ 产品：部署形态为 In-server（ 服务器内部入入式电源），功率为 3kW-5.5kW AC-DC，输出 12V-50V 低压直流。

➢ 评价：该产品电源全部在服务器机箱内，单模块功率上限低；机柜内部发热、布线拥挤，无法支撑大规模多卡集群。

指标①：2024–2025 年 AC-DC Power Shelf

➢ 产品：部署形态为 In-IT-rack（  Power Shelf 直接装在算力机柜内部），单 Power Shelf功率规格为 33kW/72kW/110kW（ 110kW 专门适配英伟达 Vera Rubin RU 整机柜）。

可选 ATS 双路切换，配套独立 BBU 储能插框，母线输出 50V 低压直流。

➢ 评价：该产品为过渡升级方案，把零散独立的 PSU 整合为标准化大功率插框，运维更便捷；但依旧是 50V 低压架构，机柜内部供电设备占用大量空间，限制 NVLink 铜

缆布线扩容，仅作为中期过渡方案。

指标②：2026–2027 年 800VDC Power Rack

➢ 产品：部署形态为 Power Sidecar，与 IT 算力机柜物理分离、并排摆放，不再占用算力机柜内部空间。单台侧边电源柜功率区间 500kW-1.2MW，输出 800VDC 输送至算力机柜

评价：将 AC-DC 整流、BBU 储能、配电单元全部移出算力机柜，机柜内部空间全部留给 GPU 与 NVLink 铜缆互联布线，完美支撑 NVL72 全域直连。光宝科技将在 2027年推出成熟量产级 1.2MW 800V 侧边电源柜样机，是适配下一代超高密度 AI 算力工厂的主力方案。

光宝科技三代 GPU 电源从功率、设备布局、电压架构、储能配套等四大方向同步升级。

模块功率持续扩容至最高 1.2MW power rack；供电单元逐步外移至独立 Sidecar 柜；配电切换 800VDC；储能从单机柜 BBU 升级为侧边柜集成式储能。全面适配兆瓦级高密度AI 算力机柜需求

目前光宝科技的主要重心在图表 11 中的指标①和②。

指标①：三款产品

1) 对于 GB200 NVL72 机柜，光宝科技供应的是 5.5kW 的 PSU，1RU 高度，power shelf总功率 33kW。电气规格为单相 200-277V 交流电输入，输出 50V 直流。

2) 对于 GB300 NVL72 机柜，硬件尺寸、功率、电气参数和上一款完全一致，但优化了适配新一代 GB300 GPU 负载曲线。

3) 对于 Vera Rubin NVL72 机柜，光宝科技供应的是 18.3kW 的 PSU，3RU 高度。电气规格为三相 415-480V 交流输入，输出 54V 直流。

指标②：两款产品 部署在 IT Rack 中，均 800VDC 输入，54VDC 输出）

1) 对于 22.5kW 的 PSU 而言，整机规格为 1RU 高度，power shelf 总功率 90kW。

2) 对于 30kW 的 PSU 而言，整机规格为 1RU 高度，power shelf 总功率 120kW。

在麦格米特的数据中心电源手册中，公司展出了两款 800VDC 电源。分别为 110kW AC-800VDC Power Shelf 以及 90kW 800-50VDC Power Shelf。分别部署在 Power Rack 以及IT Rack 中。

➢ 110kW AC-800VDC Power Shelf：部署在 Power Rack 中，单模块输出功率18.5kW，配备 6 个整流模块槽位。整机额定功率 110kW，稳定输出 800V 直流。该产品可将三相交流电稳压转换成 800V 直流输出。

➢ 90kW 800-50VDC Power Shelf：部署在 IT Rack 中，内置 6 块 15kW 降压子模块，支持 N+1/N+N 冗余备份。输入 800V 直流，输出 52–54V 低压直流。

四、总结

当前 AI 服务器电源市场集中度较高，以台系厂商为主，包括台达电子、光宝科技等，而大陆厂商亦加速追赶。其中麦格米特凭借进入英伟达供应链，有望持续提高市场份额；中恒电气聚焦 HVDC 技术；欧陆通电源模块已供货谷歌；富特科技立足车载电源业务，向数据中心服务器电源业务拓展；奥海科技正研发大功率 AI 服务器电源、HVDC 电源等产品。随着大陆服务器电源企业的技术创新和市场拓展，预计其竞争力将逐步增强。

风险提示

下游需求不及预期：全球 AI 算力建设节奏受资本开支、行业政策影响存在波动，若云厂商、互联网客户缩减资本投入，将直接拉低 AI 服务器及配套电源订单规模。技术路线迭代风险：数据中心供电架构正从传统 54V 低压向 800VDC 高压直流、远期

SST 固态变压器快速迭代，厂商研发投入若无法匹配技术变革节奏，产品将快速丧失竞争力。

竞争加剧风险：AI 服务器电源赛道高景气吸引台厂和大陆厂商持续扩产入局，市场供给持续扩容。若需求放缓则可能引发竞争加剧从而压缩企业盈利。