台达：27年数据中心HVDC电源出货将达到峰值
近日，罗姆官网发布了他们与台达电子高层关于800VDC数据中心的对话文章。在访谈中，台达电源与系统事业部总经理陈盈源（Ares Chen）提出了几个重要的观点：
台达的数据中心800VDC和±400VDC电源方案将在今年第二季度至第三季度量产，2027年将规模出货。
±800VDC功率是800VDC的2倍，它才是数据中心的未来，而且10年内会落地应用。
除了HVDC供电系统外，电子断路器也将采用SiC器件。
由于访谈内容具有较高的启发性，为此，“行家说三代半”特将内容翻译，供大家参考——另外，4月10日，我们将在深圳举办“800VDC数据中心能源变革——储能与第三代半导体协同发展论坛”，欢迎大家扫描下方二维码报名参会。
27年HVDC电源规模出货
SiC潜在需求超31亿元
行家说三代半：目前台达的HVDC电源系统研发进展如何？何时开始量产？
台达-陈盈源：我们目前正在推进兼容800VDC和±400VDC的电源系统的研发。
我们计划于 2026年第二季度至第三季度开始量产，800VDC和±400VDC的量产时间大致相同。
但是，我们预计HVDC电源系统的出货量将在2027年后达到峰值。
行家说三代半：台达2026年第二季度至第三季度量产的800VDC和±400VDC电源系统是否会采用罗姆的产品？
台达-陈盈源：计划于2026年第二季度至第三季度量产的电源单元（PSU）采用两级架构的AC-DC电源，该架构包含功率因数校正电路（PFC）和DC-DC转换器。
在这些系统中，我们计划采用罗姆的硅MOSFET和SiC MOSFET等产品。 除了电源单元之外，我们还计划为AI服务器提供完整的电源解决方案，涵盖从电网到GPU的整个供电路径。
在这个更广泛的系统范围内，我们计划不仅采用罗姆的功率半导体产品，还采用其电源控制IC和DrMOS产品。
行家说三代半：目前±400VDC和800VDC在数据中心的实际部署进展情况是怎么的？
台达-陈盈源：如今，GPU厂商正大力推广800VDC供电，但是数据中心运营商牵头的OCP（开放计算项目）则在快速推进±400VDC供电。
运营商青睐±400VDC的主要原因之一是其性价比。因为数据中心基础设施生态系统已经存在，±400VDC可以充分利用现有资源，无需完全重置，从而可以大幅降低HVDC架构的过渡成本。
GPU厂商与运营商的HVDC倾向 来源：行家说三代半
我们认为这不会演变成赢家通吃的局面。800VDC和±400VDC很可能并存，而不是一方取代另一方。因此，我们计划同时开发这两种电源系统架构。
行家说三代半：这两种HVDC架构对于电源和半导体厂商的合作有什么不一样？
台达-陈盈源：这两种架构的合作模式存在显著差异。在±400VDC系统中，通常是数据中心运营商先提出他们期望的结果，而不是直接提供最终电源的规范。对于运营商而言，电源系统是他们直接使用的设备，因此他们倾向于选择能够最大限度提升直接运营效益的规范。
数据中心运营商倾向于±400VDC架构 来源：行家说三代半
针对运营商的期望，我们会反复讨论，最终向运营商提出具体的电源规范。在此过程中，我们还会与半导体合作伙伴合作，共同制定尽可能优化的电源规范。
相比之下，800VDC系统通常由GPU供应商主导（而非数据中心运营商），但是数据中心运营商才是采购方，它要将电源系统与GPU/AI服务器一同纳入采购方案中。因此，对于GPU供应商而言，它要考虑满足更多不同数据中心运营商的期望。所以，对于800VDC系统，电源规范的广泛适用性和通用性就至关重要。
GPU厂商倾向于800VDC架构 来源：行家说三代半
所以，GPU供应商通常会先提供一份初始电源规范草案，然后，我们会通过更深入的技术讨论，共同完善并最终确定规范。但是，为了满足高度通用性的需求，这些电源规范往往更加复杂。
行家说三代半：您如何看待800VDC和±400VDC对半导体器件的需求前景？
罗姆-伊野和英：从罗姆的角度来看，在传统的数据中心市场，我们的核心器件是硅MOSFET和模拟集成电路。然而，随着800VDC和±400VDC技术的出现，功率器件的需求从中压范围扩展到高压范围，这为碳化硅功率器件创造了巨大的商机，并进一步推动了氮化镓功率器件的发展，这种转变对罗姆意义重大。
罗姆很早就开始研发SiC功率器件，并在全球电动汽车市场的竞争环境中不断提升其性能和解决方案。罗姆将把在电动汽车市场积累的技术能力和成功经验应用于人工智能数据中心市场。尤其值得一提的是，碳化硅器件面临的一大挑战是其在电动汽车市场的份额极高。随着人工智能数据中心这一新兴市场的快速发展，其应用范围也大幅扩展。
目前，碳化硅功率器件的市场规模约为5000亿日元（约31.72亿元人民币）。据预测，到2030年左右，这一市场规模有望达到1万亿日元（约63.45亿元人民币）。
此外，我们预计数据中心应用领域还将成为碳化硅器件新增一个市场，预计五年内将达到2000亿日元（约12.7亿元人民币），并有可能进一步扩大至5000亿日元（约31.72亿元人民币）。
机柜功率将提升100倍
800VDC架构未必够用
行家说三代半：为什么数据中心正在积极评估采用高压直流（HVDC）供电架构？
台达-陈盈源：数据中心考量800VDC的主要驱动因素是GPU（图形处理单元）功耗的快速增长，从而导致数据中心电源机架所需的输出功率大幅提高。
对于传统的中央处理器（CPU）服务器，通常10kW左右的机架输出功率就足够了。但配备最新GPU的AI服务器机架需要120-130kW的功率。展望未来，基于下一代平台的AI服务器机架预计将需要300kW、600kW甚至1 MM的功率。简而言之，未来AI服务器所需的机架输出功率将从10kW跃升至1 MM——增长100倍。
如果机柜仍然采用传统50V直流供电，而机柜功率要提升100倍的话，就意味着电流要增加100倍（1MW机柜的电流将达到2万安培）——如此大的电流会使铜缆过热（线径也要变粗），在最坏的情况下，甚至会导致电缆故障。
显而易见，切实可行的解决方案是：提高电压以降低电流。这就是为什么高压直流输电（HVDC）技术目前正被认真考虑的原因。
行家说三代半：目前有两种HVDC架构方案——800VDC和±400VDC，这两种方案各自的优缺点是什么？
台达-陈盈源：需要从3个关键维度考虑。
首先是整体电源系统配置。
800VDC系统由两条电源线构成——+800V 和地线 (GND），因此架构相对简单。相比之下，±400VDC需要三条电源线——+400V、-400V 和地线 (GND），这使得其配置本质上更加复杂。
800VDC和±400VDC的电源线数量（红色线）对比 来源：罗姆、行家说三代半
其次是安全性。800VDC电压下，相对于地线的电位差可达800V。如果有人接触到如此高的电压，后果可能极其严重，这意味着风险更高。相比之下，±400VDC电压下，相对于地线的最大电位差为400V。与800VDC相比，这降低了危险等级，可以提供更高的安全裕度。
第三是元器件的成熟度和可用性。下一代架构依赖于GaN HEMT和SiC MOSFET等器件，而±400VDC可以利用某些硅基功率MOSFET，而800VDC通常需要更高电压的器件，例如SiC功率MOSFET。因此，目前适用于±400VDC的元器件供应更为广泛。
行家说三代半：HVDC供电的安全性是否已得到充分保障？
台达-陈盈源：高压直流输电（HVDC）需要精心设计的安全措施，主要有五项考虑因素。
首先，我们必须尽可能减少人与电源的接触。这一点在800VDC中尤为重要，因为其电压差较大，我们的产品采用了旨在降低意外接触可能性的措施。
其次，我们必须在极小概率发生接触的情况下最大限度地减少影响。为此，我们采用了一种名为“电子断路器（eBreaker）”的功能。它能够在10微秒内切断电源，从而最大限度地减少紧急情况下对人体的潜在影响。SiC也广泛应用于电子断路器领域。
第三，我们采用了保护装置。数据中心电源侧机架的概念与使用800VDC的电动汽车充电站类似。在电动汽车充电站中，保护机制的设计使得在有人接触时不会启动充电。在数据中心高压直流输电系统中，我们也采用了相同的保护理念。
第四，我们考虑使用机器人进行维护。人工维护本身就存在风险，因此，即使目前仍处于概念阶段，由机器人进行维护也是一个未来可能变得切实可行的想法。
第五，我们考虑空间的物理隔离，例如将电源机架和IT机架分别放置在不同的房间。例如，处理10kV-30kV高压交流电的设备可以集中在一个专用房间内。这种方法可以降低意外接触的风险，并有助于实现更安全的操作设计。
行家说三代半：从长远来看，您认为哪种方案更有前景？请问是800VDC还是±400VDC？
台达-陈盈源：从最大电位差的角度来看，±400VDC和800VDC的最大电压均为800V，因此总输出功率实际上相同。
但是根据GPU的发展趋势，800VDC架构最终也很可能会达到其极限，从长远来看，预计±800VDC将成为下一个发展方向——因为它的功率输出是800VDC的两倍。
但是目前我们尚未达到这一阶段，因为±800VDC 的组件生态系统尚未完全成熟。但随着时间的推移，我们预计这一趋势将逐渐增强。因为类似的转变已经在电动汽车领域显现：曾经汽车400V电池系统正越来越多地向800V过渡，主要目的是实现更快的充电速度。如果800VDC在电动汽车和AI服务器领域成为主流，那么整个生态系统将会日趋成熟——而这一发展最终将为±800VDC的普及铺平道路。
数据中心HVDC供电架构演进趋势
罗姆-伊野和英：在太阳能光伏系统中，1500VDC已被广泛应用。关于数据中心的长期发展方案的讨论最终可能会是——1500VDC还是±800VDC哪个更佳？
然而，如果800VDC得到广泛应用，并建立起完善的生态系统，那么逐步过渡到±800VDC则是一个切实可行的方案。
台达-陈盈源：我同意。从生态系统的角度来看，过渡到±800VDC应该比直接跳到1500VDC更平稳。
行家说三代半：您预计±800VDC何时会真正落地应用？
台达-陈盈源：鉴于GPU功耗的增长速度，我们认为未来10年内即可实现±800VDC系统落地目标。因为如果没有供电架构上的革新，业界将难以解决数据中心的电力瓶颈问题。
行家说三代半：AI数据中心耗电量巨大，未来的单个数据中心是否需要增加燃气或核电站供电方式？
台达-陈盈源：从台达的角度来看，我们优先关注两个方面。
首先是提高电源转换效率——重点在于如何尽可能降低功率损耗。大约两年前，数据中心电源的转换效率约为96.5%，而最新的系统已提升至约98%。虽然数值上的提升看似不大，但由于电力系统运行规模极其庞大，即使是微小的效率提升也能转化为绝对能量损耗的显著降低。我们计划继续推进技术发展，进一步提高转换效率。
其次是电力基础设施建设。我们意识到，电力供应已成为数据中心建设的制约因素。无论是天然气发电还是核能发电，新建发电设施从启动到投入运营都需要五到十年的时间。这样的时间跨度远远无法跟上人工智能服务器的发展速度，而且还会引发环境问题。
因此，我们高度重视可再生能源，特别是太阳能发电。我们正在推进微电网等基础设施方案的研发，使太阳能系统产生的电力能够供应给数据中心。
本文发自【行家说三代半】，专注第三代半导体（碳化硅和氮化镓）行业观察。
