AIDC电源升级路径：800V高压化与近芯片供电演进

AI电源架构升级的核心逻辑

随着GPU及ASIC单芯片功耗的持续攀升，整柜功率密度正从数十千瓦向兆瓦级演进。在供电电压保持不变的前提下，功率提升将导致传输电流同步增加，而线路损耗与电流的平方成正比，这直接加剧了铜耗、发热以及线缆和空间的约束。与此同时，GPU核心电压长期维持在1V附近，芯片侧无法通过提高电压来降低电流。因此，AI电源系统的升级主要沿两条路径展开：前端通过升压降低远距离传输电流，后端通过缩短低压大电流传输路径以降低配电网络电阻。

这一升级过程本质上是围绕降低I²R损耗重新配置供电路径。第一条路径是提高机柜及数据中心配电电压，将行业标准的48V/54V向800VDC演进，从而大幅降低电缆、铜排和连接器中的电流及损耗。第二条路径是缩短芯片侧低压大电流的传输距离，将电源转换环节前移至更靠近负载的位置，以缓解传统横向供电带来的压降和热损耗问题。

柜外供电：800VDC与高压直流化趋势

在设施侧，供电架构正由传统的多级交流供电向高压直流化转变。目前主要有三种演进路径：Sidecar方案、巴拿马电源以及固态变压器（SST）。Sidecar方案通过在IT机柜旁配置独立的列间电源柜，将现有480Vac就地转换为800VDC，其核心优势在于兼容存量数据中心基础设施，无需改造上游中压变压器及既有配电系统，是实现800VDC快速导入的过渡性架构。

巴拿马电源则侧重于中压侧的高度集成，将10kVac中压配电、变压器及模块化直流电源等环节整合，取代传统架构中的众多中间设备。该方案通过工厂预装调试和现场快速安装，适合大型数据中心的MW级供电部署，并正逐步向800VDC输出升级。SST作为长期演进方向，利用碳化硅等大功率半导体器件替代传统变压器的铜线与铁芯，实现中压交流电直转800VDC。凭借高频微缩特性，SST能大幅缩短供电链路并释放机房空间，虽目前处于示范验证阶段，但有望成为新建超大规模AI数据中心的重要设施。

柜内电源：800V向板级下沉与GaN需求

当800VDC进入IT机架后，柜内供电面临Shelf级降压至50V与Tray级直降12V/6V两种路径的选择。Shelf级方案保留了现有的服务器供电体系，通过机柜内DC/DC Power Shelf统一降压，更适合架构演进初期的兼容性需求。Tray级方案则更为激进，将高压直流延伸至服务器内部，在Compute Tray甚至GPU附近进行高变比转换，从而进一步缩短低压大电流在机柜内的传输距离。

无论采用哪种中间母线方案，800V输入侧均需要新增高频高变比DC/DC转换器。为压缩磁性器件体积，开关频率需由数百kHz向接近1MHz提升。在此高频工况下，氮化镓（GaN）凭借低开关损耗和高功率密度优势，成为满足高频、高效、小型化三重约束的关键器件。相比传统硅基及碳化硅方案，GaN在MHz级高频DC/DC场景中能显著降低驱动损耗和切换损耗，推动其在800V板级电源中的渗透率提升。

三次电源：模块化与垂直供电演进

在芯片侧，三次电源正由传统分立式向模块化、垂直供电及更高集成度演进。传统横向供电需要大电流在PCB上进行较长距离传输，面临显著的阻抗和损耗挑战。模块化电源通过提升器件集成度压缩供电面积，而垂直供电（VPD）则将电源移动至芯片背面，直接缩短电压调节模块至芯片的供电路径。长期来看，基板集成电压调节器（SIVR）有望将电压调节继续向封装和芯片内部迁移。

这一演变推动了DrMOS、芯片电感、MLCC电容、PCB及二/三次电源模块价值量的提升。随着AI芯片功率持续提升，单纯依靠增加供电相数已难以满足要求，行业正通过高密度电源模块和先进封装技术，实现供电系统与算力芯片的深度协同，最终形成从电网到芯片的全链路高压、高效供电体系。