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ZSXQ · 2026-10-18 10:32 北京时间 · UPDATE · 已有事件的重要更新
“# 社区研究报告 # 兆瓦级算力系统 AI 整机柜 DC 800V 供电架构研究报告编委会作者：程冰，北京百度网讯科技有限公司何佳泷，北京抖音科技有限公司李武，锐捷网络信息股份有限公司李建邦，莫仕（中国）投资有限公司深圳分公司李彦、张晋颖、刘祖贵，中国长城科技集团股份有限公司韩龙飞、王智勇、张俊文，深圳麦格米特电气股份有限公司昝磊、李恩重，华为技术有限公司朱鹏程、周新，中达电通股份有限公司黄秀成、祝锦，讯湃科技（上海）有限公司韩坤、杨辉，苏州汇川联合动力系统股份有限公司吴士涛、梁红钊，北京周源科技有限公司王龙华、王安林、姚洪齐…”
新增变化：社区首次系统定义800V AI机柜从数据中心边缘整流到芯片级VPD供电的全链路架构；明确提出800V HVDC相对传统AC架构的代际压倒性优势及相对±400V HVDC的布线简化、组件通用性优势
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# 社区研究报告 # 兆瓦级算力系统 AI 整机柜 DC 800V 供电架构 研究报告 编委会作者： 程冰，北京百度网讯科技有限公司 何佳泷，北京抖音科技有限公司 李武，锐捷网络信息股份有限公司 李建邦，莫仕（中国）投资有限公司深圳分公司 李彦、张晋颖、刘祖贵，中国长城科技集团股份有限公司 韩龙飞、王智勇、张俊文，深圳麦格米特电气股份有限公司 昝磊、李恩重，华为技术有限公司 朱鹏程、周新，中达电通股份有限公司 黄秀成、祝锦，讯湃科技（上海）有限公司 韩坤、杨辉，苏州汇川联合动力系统股份有限公司 吴士涛、梁红钊，北京周源科技有限公司 王龙华、王安林、姚洪齐，维谛技术有限公司 宋清亮、姚志成、杨璐宁，英飞凌科技（上海）有限公司 刘少纯、魏海彬、肖飒，芯源系统股份有限公司 刘诣林、吴国继，富加宜连接器（上海）有限公司 魏晓刚、余训龙、时念，杭州芯宇半导体有限公司 张翼，中研益企（北京）信息技术研究院有限公司 ## 参编单位： 伏友文、王坤、胡豆豆、张之瀚、王健涛，杭州士兰微电子股份有限公司 刘小虎，深圳瀚宏电气有限公司 王海成、马莉莎，施耐德电气有限公司 ## 目次 一、摘要....5 1.1 研究背景与意义....5 1.2 研究范围与核心目标....6 1.3 报告核心结论....7 二、800V AI 机柜供电链路技术基础....7 2.1 核心概念与链路定义....7 2.2 技术路线选择....8 2.2.1 三种供电架构对比分析....8 2.2.2 多维度对比分析....9 2.2.3 为何选择 800V 供电架构?....10 2.2.4 结论....11 2.3 关键技术指标与设计原则....11 2.3.1 关键技术指标....11 2.3.2 设计原则....12 三、800V AI 机柜供电链路技术现状分析....12 3.1 各级供电架构技术现状....12 3.1.1 数据中心配电架构....12 3.1.2 机柜级供电架构....15 3.1.3 服务器板载与芯片供电架构....17 3.2 连接器与铜排技术.... 21 3.2.1 连接器技术现状.... 23 3.2.1.2 连接器核心设计要素.... 25 3.2.1.3 PE Pin、HVIL 与预充逻辑.... 26 3.2.2 铜排技术现状与高压安全转折.... 27 3.2.3 铜排技术定位.... 28 3.2.4 技术现状总结.... 29 四、国内外生态格局.... 30 4.1 国外生态布局.... 30 4.1.1 国外各主要生态布局总览.... 30 4.1.2 NVIDIA 的 800V 演进路线.... 31 4.2 国内生态布局.... 32 4.2.1 主导企业与技术路线.... 32 4.3 国内外生态对比与差距.... 33 五、800V AI 机柜供电链路迭代路线.... 35 5.1 技术路线分析.... 35 5.2 短期迭代：800V->54V，54V 进入服务器.... 36 5.2.1 核心目标.... 36 5.2.2 技术路线.... 39 5.2.2.1 两大标准化硬件平台.... 39 5.2.2.2 现有成熟拓扑路线（1200V SiC、100\~200kHz 标准化）.. 40 5.2.2.3 当前半导体器件标准化方案.... 40 5.2.3 未来技术发展趋势（2027-2030迭代方向）……41 5.2.3.1 现有平台短期优化趋势（2026-2027存量升级）……41 5.2.3.2 拓扑与器件中长期迭代趋势（2028年后主力升级）……41 5.3 中期迭代：800V直接进入服务器……41 5.3.1 核心目标……41 5.3.2 技术路线……43 5.3.2.1 柜级和板级……43 5.3.2.2 连接器……45 5.3.2.3 铜排……47 5.3.3 关键任务……48 六、800V AI机柜供电链路核心技术挑战……53 6.1 供电架构技术挑战……53 6.1.1 机柜级供电……53 6.1.2 板级供电……55 6.1.3 EDPp……59 6.1.4 安全、保护与合规……64 6.2 连接器与铜排技术与挑战……64 6.2.1 高压绝缘与安规挑战……65 6.2.2 直流拉弧与插拔安全挑战……65 6.2.3 温升与接触电阻漂移挑战……66 6.2.4 线缆布线与机械整合挑战……66 6.2.5 铜排短路力与液冷环境挑战……66 6.3 生态与工程挑战....66 6.3.1 标准不统一....67 6.3.2 供应链协同....67 6.3.3 工程验证不足....68 6.3.4 生态推进机制....68 术挑战应对策略与建议....69 7.1 供电架构....69 7.1.1 机柜级供电....69 7.1.2 板级供电....71 7.1.3 EDPP 800V 直流架构下的 EDPp 治理方案的研究和规范建立的建议....74 7.1.4 安全、保护与合规....75 7.2 连接器....77 7.2.1 短期具体作法：800V 线缆连接器标准化....78 7.2.2 中期具体作法：Direct to Node 高压盲插接口....78 7.2.3 连接器验证矩阵....79 7.3 铜排....80 7.3.1 54V Busbar 具体作法....80 7.3.2 800V Busbar 具体作法....80 7.3.3 母排连接接口标准化....81 7.3.4 短路电动力与保护协同....81 7.3.5 液冷 Busbar 预研方向....81 7.3.6 铜排开发流程建议....81 7.4 生态与工程....82 7.4.1 标准协同策略....82 7.4.2 工程落地策略....82 八、总结与展望....82 ## 一、摘要 ## 1.1 研究背景与意义 随着生成式 AI 与大模型技术的飞速发展，全球算力需求呈现前所未有的指数级增长态势。从 GPT、Gemini 到各类行业大模型的不断迭代，对算力硬件的性能和密度提出了极致追求。这直接驱动了 AI 服务器单机柜功率的急剧攀升，在短短数年内，已从传统的数十千瓦级别跃升至 100kW 以上，并正朝着 200kW、500kW 乃至兆瓦（MW）级的更高目标快速演进，如图 1 所示。 ![](images/9cc87186e831a050114fa97f5248f858a4463c823395f13e7ec81300a71b2b2c.jpg) 图 1 Nvidia AI 整机柜功耗趋势图 然而，支撑这一变革的底层供电架构却面临着严峻挑战。延续数十年的传统交流入柜+54V直流供电架构，在面对超高功率密度时已触及物理极限，其固有的设计约束（如图2）成为制约AI算力进一步发展的核心瓶颈： 一是配电容量与空间存在限制，传统低压供电方案在高功率下需要巨大的电流，导致入柜线缆数量庞大、规格粗重，不仅占用了宝贵的机柜空间，也给安装维护带来极大困难，其配电容量上限普遍在200-300kW之间，难以满足未来更高功率的需求。 二是体积要求苛刻，传统架构中，电源转换单元（PSU）体积庞大，挤占了大量本可用于部署计算节点的空间。 三是母线损耗与载流能力持续挑战增加，低压大电流导致机柜内部的直流母排（Busbar）损耗随电流平方关系急剧增加，不仅造成严重的能源浪费，还带来了棘手的温升问题。母排的物理载流能力也成为限制单机柜功率的关键因素。 四是散热能力逼近上限，传统架构，电源转换效率已接近物理极限，电源转换和线路传输产生的巨大热量，使得风冷散热能力迅速达到极限，难以满足更高功率密度机柜的散热需求。 ![](images/d498d5899c2dc37eda00807794a76ec97548659165e9c2a7084879c416cf2c36.jpg) 图 2 传统供电架构的设计约束 面对上述挑战，传统供电架构已无法适配新一代 AI 算力的发展需求，成为制约算力扩容、节能降本的核心障碍。在此背景下，将供电电压提升至+/-400V 或者 800V 高压直流已成为全球行业巨头（如 NVIDIA、Google、Meta）及主流标准组织（如 OCP）的广泛共识。向+/-400V 或者 800V 供电架构转型，已不再是简单的技术升级，而是一场由 AI 算力驱动的、从被动适配到主动重构的根本性变革，是支撑下一代高功率、高密度 AI 数据中心建设的必然选择。 ## 1.2 研究范围与核心目标 本报告的核心研究目标是为应对 AI 算力指数级增长带来的供电挑战，系统研究 800V 高压直流进入 AI 整机柜至芯片级的全链路供电架构、技术现状、产业生态、迭代路径、核心挑战和应对策略，为 AI 机柜供电系统设计与产业链协同发展提供技术参考和决策依据。具体目标可细化为以下四个维度： 一是梳理技术体系与路径规划，系统梳理从机柜输入至芯片级的 800V 全链路供电技术体系，明确各层级架构、核心器件（含 Powershelf、板载电源、连接器、铜排）的技术参数与设计原则。同时，规划从短期过渡方案到中期Direct to Node的清晰技术迭代路径。 二是盘点产业生态与技术现状，总览国内外 800V 供电技术的产业生态布局，对比中外企业的技术路线与产品布局，识别产业差距。旨在协调产业链上下游，为技术选型、产品布局和协同发展提供决策依据。 三是识别关键挑战与解决方案，识别当前 800V 技术落地面临的关键挑战，包括但不限于行业标准统一、高压安全规范、核心器件成熟度、散热设计等。针对这些挑战，提出具体、可落地的解决方案、设计约束和参数边界。 ## 1.3 报告核心结论 800V HVDC 技术通过架构创新实现全链路显着能效提升：传输效率提升5%\~6%，铜耗降低≥45%。短期内以 Sidecar 前级整流+机柜集中式 800V→54V PowerShelf 方案为商业化落地主流，中长期向 SST（固态变压器）+800V 直入服务器+VPD 芯片供电架构演进。连接器与铜排技术需要突破高压绝缘、大载流散热等核心难题。国内外产业生态呈现“头部企业主导、多元技术并行”的发展格局。 ## 二、800V AI 机柜供电链路技术基础 ## 2.1 核心概念与链路定义 全链路范围：从数据中心边缘整流/配电单元输出 800V 直流电，经机柜入口连接器、铜排母线、机柜级 DC/DC 转换，到服务器板载电源、芯片级供电的完整电力传输路径。 800V HVDC：指 800 伏高压直流供电系统，区别于传统 54V 低压架构，是支撑兆瓦级 AI 机柜的核心电压等级技术。 800V Power Shelf：服务器高压直流电源系统，取消多级低压变换，直接将 800V DC 降压至后端母线。 Busbar: 铜排母线。 ## 54V：本文中代表 54V，兼容 48V/50V 系统 Hotswap：热插拔，允许设备在运行过程中热运维，且不影响同网下其他设备的正常运行。 HVIBC：高压中间母线转换器，HVIBC 是一种设置在高压直流母线与下游负载之间的高转换比 DC-DC 转换器，负责将高压直流大幅降压至 54V 或 12V 或 6V 等较低的中间母线电压，同时提供强化电气隔离，将高压系统与低压系统安全分离。 PDB：高压直流配电板，IT机柜中板机配电单元，部署在服务器托盘/机箱内，直接将机柜输入的800V DC直降至GPU/CPU所需的6V/12V或者54V IBC电压。 LPD: Lateral Power Delivery，横向供电。电源模块部署在芯片周边的PCB上层，电流沿水平方向通过走线输送至芯片引脚，供电路径长、损耗较大。 VPD: Vertical Power Delivery，垂直供电。将电源模块移至 GPU 芯片的背面，让电流垂直向上直接供电，极大地缩短了供电距离，从而降低了阻抗和损耗。 ## 2.2 技术路线选择 随着人工智能（AI）大模型和高性能计算（HPC）的飞速发展，数据中心单机柜功率需求正以前所未有的速度从数十千瓦飙升至数百千瓦，乃至兆瓦级别。传统的交流（AC）供电架构在面对如此巨大的功耗时，已显现出效率低下、损耗巨大、功率密度受限等物理瓶颈。为突破这些限制，业界正积极转向高压直流（HVDC）供电架构，其中 800V 和 +/-400V 是两种主流的技术路线。 ## 2.2.1 三种供电架构对比分析 ## 1. 传统交流供电架构（AC Power） 这是目前最广泛应用的供电架构。其典型路径为：市电高压 AC -> 降压变压器 -> UPS (AC-DC-AC) / HVDC (AC-240VDC) -> 配电柜 (PDU) -> 服务器电源 (PSU, AC-DC) -> 主板 VRM (DC-DC) -> 芯片 特点：系统成熟，产业链配套完善。但包含了多次不必要的 AC/DC 和 DC/AC 转换，特别是 UPS 环节，导致效率损失和成本增加。 ## 2. +/-400V 高压直流供电架构 (HVDC) 这是一种双极性高压直流架构。其路径为：市电高压 AC -> HVDC 整流器 (+/-400V) -> 直流配电柜 -> 服务器电源 (PSU, DC-DC) /HVIBC (DC-DC) -> 主板 VRM (DC-DC) -> 芯片 特点：取消了 UPS 的转换，提升了效率。但需要正负两根母线（+400V 和 -400V），布线相对复杂，线电压为 800V。 ## 3. 800V 高压直流供电架构 (HVDC) 这是一种单极性高压直流架构，是当前业界的主流趋势。其路径为：市电高压 AC -> HVDC 整流器（800V）-> 直流配电柜 -> 服务器电源(PSU, DC-DC)/HVIBC (DC-DC) -> 主板 VRM (DC-DC) -> 芯片 特点：同样取消了 UPS 的冗余转换，效率更高。采用单极性设计，布线相比 +/-400V 更简单。NVIDIA 等行业巨头正大力推动此标准。 ## 2.2.2 多维度对比分析 特性 传统 AC 供电架构 +/-400V HVDC架构 800V HVDC 架构 端到端效率 约 84.5% - 90% 92% - 96% 92% - 96% 核心优势 技术成熟,生态完善 效率高,可靠性高 效率高,可靠性高,布线更简单 功率密度 受限(通常 < 70kW /柜) 高(支持 MW 级机柜) 极高(支持 MW 级机柜,潜力更大) 传输损耗(I2R) 极高,随功率平方增长 低 低 铜材用量 巨大 大幅减少(约45%-75%) 大幅减少(约45%-75%) 系统复杂度 高(UPS 环节复杂) 中(双母线) 低(单母线) 初始投资(CAPEX) 高(UPS 和大量铜材) 中 中/低 运营成本(OPEX) 高(效率低,电费高) 低 低 可靠性 中等(故障点多) 高 高 产业生态成熟度 非常成熟 正在发展 快速发展(NVIDIA等巨头引领) ## 2.2.3 为何选择 800V 供电架构？ 一是具有物理必然性，当单机柜功率迈向兆瓦级时，传统 54V 低压方案的电流将达到数万安培，这在物理上是不可实现的。而 800V 架构通过将电压提升一个数量级，将电流降至原来的 1/15 以下，从根本上解决了低压大电流带来的损耗、温升和布线难题。这使得兆瓦级机柜成为可能。 二是存在技术优势，与传统 AC 架构相比，800V HVDC 在效率、功率密度、成本和可靠性方面均具有压倒性的代际优势。 与 +/-400V HVDC 相比，800V 架构虽然在效率上相近，但具有以下关键优势： 布线更简单，采用单极性设计，只需一根高压母线和一根地线，相比 $+ / - 400\mathrm{V}$ 的正负双母线，布线更简洁，故障点更少。 组件通用性，单极性设计使得电源模块、连接器等组件可以更通用，有利于供应链的规模化和成本降低。 三是产业趋势显着，NVIDIA 在其 Rubin 平台中明确支持 800V HVDC 架构，并联合了几乎所有产业链核心玩家共同构建生态。开放计算项目（OCP）也在积极制定 800V DC 的机柜级供电标准。这表明 800V 已成为行业共识，其生态系统正在快速形成和成熟，为大规模部署提供了保障。面对 AI 算力爆炸式增长带来的挑战，传统交流供电架构已无法满足未来发展的需求。高压直流（HVDC）供电是必然的演进方向。 ## 2.2.4 结论 在 HVDC 的两种主流技术路线中，800V 单极性高压直流架构凭借其在布线复杂度、组件通用性和产业生态方面的综合优势，成为当前及未来数据中心供电架构的最优选择。 采用 800V 供电架构，不仅是解决当前物理瓶颈的技术手段，更是支撑 AI 产业长远发展、实现数据中心降本增效和绿色低碳目标的关键战略举措。 ## 2.3 关键技术指标与设计原则 ## 2.3.1 关键技术指标 指标分为四层，建议为：电气指标、动态指标、安全保护指标、工程运维指标。 指标类别 建议关注项 电气指标 额定电压、工作范围、最大持续电压、瞬态过压、纹波、额定功率、峰值功率、效率、功率密度、EMI/谐波 动态指标 负载阶跃、EDPp频率/能量、母线电压跌落、恢复时间、输入功率波动、储能响应时间 安全保护 短路、接地故障、绝缘监测、直流拉弧、热插拔、预充、放电、HVIL、熔断器 工程运维 带电插拔/禁带电插拔边界、MTTR、可视化告警、LOTO、热像/温升、液冷泄漏联动、备件互换性 ## 2.3.2 设计原则 ## 1. 安全优先原则 严格遵循 IEC、OCP、UL 和国标相关标准，区分双极 / 单极系统的绝缘、接地、防触电设计；高压直流区域做物理隔离与警示，强化电弧、接地故障防护。 ## 2. 高效低损原则 最大限度简化电能变换级数，缩短直流传输路径；优化线缆线径与路由，降低导通损耗，保障全工况高运行效率。 ## 3. 高可靠冗余原则 核心变换冗余设计；分级配置保护器件，实现故障逐级隔离，避免单点故障扩散至整个机柜。 ## 4. 标准化与兼容原则 接口、尺寸、电气协议遵循 OCP 和国标等开放标准。 ## 5. 高动态负载适配原则 针对 AI 负载瞬时冲击大、功率波动剧烈的特点，搭配 CBU 电容缓冲 + BBU 电池协同稳压，抑制电压骤升骤降。 ## 6. 易运维可扩展原则 设备模块化设计，支持在线维护。 ## 三、800V AI 机柜供电链路技术现状分析 ## 3.1 各级供电架构技术现状 ## 3.1.1 数据中心配电架构 ## 1. 国内数据中心配电架构 国内数据中心供配电架构以 “提效降本、适配算力密度升级” 为核心主线，从传统分立交流配电体系，向高压直流、高度集成化方向分四代渐进演进。通过持续削减电能转换层级、提升直流电压等级、推动设备一体化集成，机架前链路供电效率从初代 92.5% 提升至终态 97.5%，全链路累计损耗降低 5 个百分点，同步实现机房占地缩减、建设周期缩短，匹配从通用 IT 负载到 AI 高密算力集群的升级需求，目前由头部互联网厂商与电源企业主导技术落地与标准推广。 ## 四个演进阶段 第一代：低压交流母线架构（传统存量主流） 采用 10kV 市电进线，依次经过中压配电单元、工频降压变压器、低压配电柜、带蓄电池的交流 UPS 系统，最终以 380/220V 交流电接入服务器机架，由机架内 PSU 完成最终直流转换。该架构产业链成熟、运维体系完善，但交直流转换层级多、链路损耗偏高，机架前链路效率约 92.5%，是国内早期传统数据中心的标准形态，适配低密度通用 IT 负载。 第二代：240V 直流母线 + 电池直挂架构（高压直流过渡阶段） 保留前端 10kV 中压配电、降压变压器、低压配电的交流主干链路，将后端交流 UPS 替换为 AC/DC 整流装置，输出 240V 高压直流电输送至机架，蓄电池直接挂接直流母线承担备电功能。该方案省去 UPS 逆变转换环节，单级损耗降低 2.5 个百分点，机架前链路效率提升至 95%，是国内数据中心降本提效的主流过渡方案，适配中密度 IT 负载。 第三代：集成变配电系统（巴拿马供电）架构（当前新建主流） 打破分立设备部署模式，采用一体化集成供电系统（巴拿马电源模式），10kV 市电直接接入集成系统，通过移相整流变压器一步完成变压与整流，输出240V 直流电至机架，电池直挂直流母线。该架构将多级设备深度整合，大幅减少线缆损耗与机房占地（占地可缩减约 50%），机架前链路效率再提升 2 个百分点至 97%，是当前国内新建大中型数据中心的主流选型。 第四代：高压集成配电架构（AI 高密算力终态方向） 在第三代集成化架构基础上，升级直流输出电压等级，支持 400V DC、 800V DC 及 ±400V DC 等多制式输出，匹配高密 AI 服务器的供电需求。更高电压等级进一步降低线路传输损耗，叠加集成化设计优势，机架前链路效率可达 97.5%，是国内 AI 智算中心高密算力集群供电的核心演进方向。 ![](images/547c0853c500e38d45bcae866e0d971f80b85e1820f6e9151cf7a8b67d3def68.jpg) ## 2. 海外数据中心配电架构 海外超大规模数据中心为支撑 AI 算力密度从几十千瓦向兆瓦级跃升，供配电架构正以“减少电能转换层级、降低链路损耗、原生兼容储能接入”为核心方向，从成熟的 415/480V 低压交流体系，向 800V 高压直流体系分四阶段渐进式迭代。演进路径兼顾存量机房改造与新建集群部署，端到端供电效率从传统架构的 82%\~88% 逐步提升至终态架构的 92% 以上，当前由谷歌、Meta、英伟达等厂商通过 OCP 开放生态主导标准制定与规模化落地。 ## 四个演进阶段 ## 第一阶段：传统 415V 交流配电架构（当前存量主流） 采用 13.8\~35kV 中压市电进线，经降压变压器降至 480V/415V 接入低压主配电柜，依次通过交流 UPS、末端配电单元、交流列头柜后，以交流电接入机柜电源模块。该架构产业链成熟、可靠性验证充分，但交直流转换层级多、链路损耗高，端到端效率约 82%\~88%，仅适配传统低密 IT 负载，是当前海外存量数据中心的标准形态。 ## 第二阶段：800V 直流白空间改造方案（存量过渡路径） 完整保留前端中压配电、低压配电柜、交流 UPS 的交流主干链路，仅在机房白空间列头侧新增低压整流器，将 480V/415V 交流电转换为 800V 直流电送入机柜，储能可直接接入直流母线。该方案对存量机房改动小、改造成本可控，供电效率提升至 86% 以上，是海外存量机房快速升级 AI 高密算力的主流过渡方案。 第三阶段：800V 直流混合配电方案（新建中端形态） 取消交流 UPS 环节，低压主配电柜输出的交流电直接接入集中式低压整流器，统一转换为 800V 直流电后，通过直流配电母线输送至全机房机柜，储能系统直接并入直流母线承担备电功能。该方案减少一级电能转换，架构更精简、损耗进一步降低，适配海外新建中型及以上 AI 数据中心。 第四阶段：中压直转 800V 直流架构（终态演进方向） 省去低压降压变压器、低压配电柜等多级环节，采用中压整流器或固态变压器，直接将 13.8\~35kV 中压电一步转换为 800V 直流电，经直流配电系统直连算力机柜，储能同步接入直流母线。该架构转换层级最少，端到端供电效率可达 92% 以上，是海外超大规模 AI 算力工厂的核心技术终态方向。 ![](images/9ebaf1a442eea9adbf6b85d24051906ca609097426522fbfee3d60ab51887321.jpg) ## 3.1.2 机柜级供电架构 当前 AI 机柜功率已从传统 IT 场景的十几 kW 跃升至百 kW 乃至 MW 级，机柜级供电架构沿电压等级持续抬升、供电模式从分布式向集中化再向高压分布式演进两条主线迭代，整体处于 54V 母线规模化商用为主、800V 高压直流加速技术试点、400V 作为小众过渡方案的发展阶段。 1. 电压等级：四级迭代路径，54V 为当前商用主流 12V 母线：传统低密场景存量形态 适配十几 kW 级普通服务器机柜，采用单服务器自带 PSU 的模式完成 AC/DC 转换，是传统数据中心的成熟方案，目前仅在低功率存量场景沿用。 ![](images/17ded13d990cf6b044b048293c4089148f02c99f40f498fa4165a7e0f903dc18.jpg) 54V（兼容 48V 生态）：规模化落地主流 是百 kW 级以内 AI 机柜的标配方案，产业生态最完善。OCP ORv3 已发布 48V Power Shelf、BBU Module 等完整公开规格，可直接复用 54V 产业体系，支撑当前主流 AI 机柜的供电需求。 ![](images/8db028e1c92c53cd67158cbad6cf6bab03d59c66158454eb53a96cd0c2716f96.jpg) 400V 母线：小众过渡方案 已在超算场景实现规模落地，但面对 MW 级机柜功率仍无法根本解决电流飙升问题，同时存在接插件标准不统一、产业生态弱于 54V 的短板，未成为行业共识的升级路线。 800V 高压直流：MW 级高密机柜核心演进方向 是多数厂商选择的主流升级路线，目前处于技术试点初期。800V 共享母排（Busbar）标准尚未成熟，现阶段多采用 Power Shelf 点对点直连 DCDC Shelf 的过渡方式，工程边界清晰但存在单电源掉电联动后端负载的问题；绝缘设计、直流开断、接地故障保护、柜间连接等工程规范仍待统一。 ![](images/7d19bc75b1dec6100292b68c8417307719ca2a6320061048a7b05687ce9a1e97.jpg) 2. 供电模式：从分布式到集中化，800V 阶段将回归分布式 12V 阶段：分布式 CRPS 电源为主。单台服务器配置独立 CRPS 电源，架构灵活，适配低功率场景。 54V 阶段：集中式 Power Shelf 方案优先。机柜级部署集中供电的 Power Shelf，统一整流后向服务器节点输出低压直流，是当前高功率机柜的主流形态。 800V 阶段：先集中过渡，终态分布式。当前采用 $800V \rightarrow 54V$ Power Shelf 集中供电的过渡方案，电源与后端 DCDC 强绑定；未来 800V 母排成熟后，将演进为 800V 直进服务器节点的分布式架构，PSU 与 BBU 可独立接入共享母线，解绑强绑定关系。 ## 3.1.3 服务器板载与芯片供电架构 ## 术语解释 缩写 全称 板级定义 IBC Intermediate Bus Converter 板级隔离中间总线转换器,板级二级降压核心单元 VRM Voltage Regulator Module 芯片专用多相电压调节模块,非隔离同步Buck阵列 PoL Point of Load 就近负载点降压电源,多用于内存、IO、辅助轨 PDN Power Distribution Network 板级电源分配网络,含铜皮平面、过孔、储能电容阵列 SP-Cap Surface Polymer Conductive Polymer Capacitor 松下贴片高分子固态铝电解电容,板级低频主力储能器件 MLCC Multi-Layer Ceramic Capacitor 多层陶瓷贴片电容,板级高频去耦标配器件 Hot-Swap 热插拔管控电路 板级输入防浪涌、缓启动、限流保护电路 HVDC High Voltage Direct Current 高压直流供电,算力中心下一代进柜配电标准,主流800V DC机柜母线,取消机柜PSU,高压直流直入服务器板级,适配大功率液冷AI集群 板级供电学术定义、边界划分与架构迭代底层机理 从电力电子板级拓扑、PCB PDN 电源分配网络学术维度定义：服务器板载供电特指机柜二次配电接口至 SoC/GPU/CPU 内核全链路电力变换、阻抗匹配、储能滤波、故障保护等电路集合，严格拆分三级电力层级：柜级一次变换、板级中间母线变换、芯片终端降压变换。AI 服务器供电架构迭代核心驱动因子为：优化 PDN 全频段阻抗、降低传输损耗、提升负载瞬态响应能力、适配 AI 芯片非线性陡变负载 di/dt 特性、实现故障域电气隔离等。当前行业存量、现役、前瞻三代供电架构，基于母线电压分级、隔离拓扑形式、变换级数完成划分，附全维度电力参数对标，区别于常规民用电源，算力服务器架构强制要求冗余均流、电气隔离、分区保护三大固有特性。 代次 直流母线等级 板级电源拓扑链路 核心拓扑形式 额定适配机柜功耗 初代低压直供架构 12V DC 非隔离母线 柜级 PSU 直出→板级 EFUSE 防护→非隔离 Buck→RM 直降内核电压 单级非隔离降压、无母线隔离 ≤120kW 风冷通用服务器 二代分级隔离架构 54V 隔离直流母线 冗余 PSU 并联均流→ORing+HotSwap防护→分区 LLC-IBC 隔离稳压→12V/6.75V/5V 等中间母线→多相TLVR/Buck VRM→芯片内核 二级隔离谐振+多相交错降压 120kW~480kW AI 异构算力机柜液冷 三代高压直入架构 800V 隔离HVDC 母线 柜级集中整流→板级高压泄放+电弧防护→SiC LLC 隔离 DC-DC→54V/12V/6.75V 次级母线→IBC/VRM复用降压 高压 SiC 隔离+存量拓扑兼容架构 480kW~1.2MW 全液冷超高密机柜 补充供电架构示意图 现役行业主流：54V 分区 LLC-IBC 隔离供电拓扑深度拆解（PCB 板级电气设 ## 计核心） 截至 2026Q2，国内阿里云、腾讯云、字节、百度、美团五大云厂，海外 AWS、Azure、英伟达整机生态，统一标准化落地分区独立 LLC 谐振 IBC 54V 母线架构以适配 GPU 瞬时 1000A+峰值冲击、满足 IEC 高低压隔离安规的量产板级方案。区别于简易降压拓扑，该架构采用功率分区、地平面分割、母线隔离、故障解耦四大电气设计原则，五级电力链路带电气参数阈值、PCB 设计约束如下： 并联均流输入级（柜级 PSU 板端耦合）：4\~8 路数字化冗余 PSU 并联组网，板端搭载 N 沟道 ORing 自适应防环流拓扑，闭环均流精度 $\leqslant \pm 2.5\%$ ，搭配斜率可编程 Hot-Swap 软启动电路，上电浪涌电流斜率受控 $\leqslant 8A/ms$ ，配套 TVS+GDT 组合浪涌钳位，54V 母线稳态耐压裕量 1.5 倍，最大瞬态钳位电压 $\leqslant 72V$ ，阻断并联环流互馈，规避多电源并联下 PCB 功率铜皮局部过热击穿，为板级入口第一道电气防护壁垒； 分区隔离变换级（架构核心差异化）：摒弃整机共享 IBC 设计，采用 CPU 独立域、GPU 模组独立域、内存通道独立域、BMC 带外独立域四域电气隔离 LLC 谐振拓扑，域间完全分割功率地、信号地；单路 IBC 谐振点效率≥96.8%，宽载 15%\~100% 工况效率维持≥94%，闭环稳压精度±0.3%，抑制 GPU 集群负载耦合母线压降，解决多算力模组负载扰动互扰问题； 中间母线分配级：隔离后输出分级稳压辅助母线，分区布设板级 EFUSE，实现单域故障隔离，不牵连整机母线，完成故障电气解耦； 终端芯片降压级（VRM/PoL 拓扑适配）：高端 H100/Rubin GPU 采用耦合电感 TLVR 多相 Buck 拓扑，24\~28 相交错并联，环路带宽提升 40%，适配 GPU 瞬时 di/dt≤1000A+/μs 陡变负载；Xeon/AMD Genoa 高端 CPU 采用数字可控多相 Buck，支持动态相数休眠节能；DDR5 全局通道级 PoL 就近降压，缩短供电环路长度，降低环路寄生电感； 全局 PDN 宽频去耦级（PCB 版图核心设计）：基于电源谐振频点仿真，搭建三级去耦网络：300KHz\~20MHz 频段 0201/0402/0603/0805 MLCC、100kHz\~300KHz 频段低 ESR 高分子 SP-Cap 储能稳压、工频低频段大功率钽电容兜底储能，全频段压制内核供电纹波，满足先进工艺芯片供电噪声阈值要求。 现役 54V 板级 PCB 电力、工艺、器件、时序全局量产规范经由 OCP、IPC、JEDEC 三方联合标定，2025-2026 全球服务器 54V 供电 PCB 量产强制设计规范，全参数量化可落地，无行业弹性阈值，细分四大维度专业规范： 1. PCB 基材与铜厚电力分级规范：算力功率域（GPU/CPU 供电区）基材选用 Tg≥150℃ 通用 FR-4，CTI≥500V；功率主干铜厚统一 2oz，转接分支铜厚 1.5oz，纯信号层 1oz；54V 直流加强绝缘爬电距离≥3.2mm，电气间隙≥2.0mm，高低压过孔间距≥1.2mm； 2. 板级器件降额选型规范：54V 母线无源器件直流耐压降额 0.6 倍选型，电容额定耐压≥80V，功率 MOS 耐压≥100V；电源回路全器件满足-40℃\~105℃机箱宽温抗震等级，B 级振动工况无参数漂移； 3. 上电联锁时序电气规范：工业级 CPLD 全局闭环联锁，固定 7 级上电时序：AON 待机域上电→BMC 电源自检→绝缘阻抗采样→母线缓启动合闸→IBC 稳压闭环→中间母线建立→芯片内核分级上电，具备母线欠压、过流、环流硬件互锁闭锁逻辑； 4. PDN 阻抗闭环规范：全频段扫频仿真，满载负载阶跃下母线电压跌落≤3%，为现役 54V 架构 PCB 版图设计准入门槛指标。 本节小结：当前服务器供电迭代逻辑为「单级非隔离→二级分区隔离低压母线→高压一次隔离兼容存量母线」，54V分区LLC-IBC架构为平衡改造成本、PCB工艺难度、能效、可靠性的最优折中量产拓扑，但受限于母线电流物理上限，无法适配MW级超高密液冷算力机柜，倒逼行业向800V HVDC板端直入拓扑演进。 ## 3.2 连接器与铜排技术 在 800V AI 机柜供电链路中，连接器与铜排已由传统低压系统中的导通组件，转变为高压系统中的关键接口与安全边界。相较于 54V 架构主要受限于 I $^{2}$ R 损耗、接触电阻、温升与铜材体积，当系统提升至 ±400V 或 800V HVDC 后，工程问题不再只是「如何承载更大电流」，而是「如何在更高电压下维持系统安全、绝缘完整性与可维护性」。这也是为何 OCP Mt. Diablo 采用 ±400V HVDC 分离式电源架构，而 NVIDIA 则直接推进 800V DC 以支持 1 MW IT rack 与后续 AI Factory 的原因之一。 从物理根源来看，低压大电流系统的主要瓶颈是导体损耗与热。若在 1 MW 机柜下仍使用 54V 配电，母线电流可达约 18,500A 等级，这将直接导致铜排截面巨大、压降与发热显着、机柜内空间被配电结构大量挤占，并放大连接器端子的热疲劳与接触可靠性问题。正因如此，目前产业已普遍将提升配电电压视为支撑 MW 级 AI 机柜的必要路径。 然而，当配电电压由 54V 提升至 ±400V 或 800V 时，系统虽降低了电流与铜耗，却同时把设计焦点由「热问题」重新映像为「安全问题」。在高压直流条件下，连接器与铜排必须重新面对 creepage、clearance、绝缘材料 CTI、污染等级、海拔降额、Touch-safe、防误插、PE 保护接地、HVIL、预充与残压管理等一系列要求。与交流系统不同，直流系统没有自然过零点，因此一旦在插拔、接点退化或故障条件下形成电弧，其持续性与破坏性都会更高。 从接口分层来看，800V AI 机柜中的连接器至少可区分为 Power Rack 输入 / 输出接口、Power Rack 与 IT Rack 的柜间 HVDC 线缆接口、Power Shelf / DCDC Shelf 模块接口，以及中期 Direct to Node 的节点级高压盲插界面。这些接口在机械包络、插拔容差、维护路径与载流条件上差异极大，但共同面临高压安全与维护可控性的挑战，因此连接器不再只是零件，而是系统安全链条的一部分。 液冷环境使上述挑战进一步加剧。液冷虽是高功率 AI 机柜的重要散热方案，但其导入使高压系统原先依据干燥空气所设计的绝缘条件失去稳定性。冷凝、水气、雾化微滴与液冷渗漏都可能使绝缘表面电阻下降，进而造成表面追踪（tracking）、局部放电、漏电流或导电桥接。对高压直流系统而言，这些现象不只是环境扰动，而是可能直接改变高压边界与故障模式的关键条件，因此液冷必须被视为高压安全架构的一部分，而非单纯的 thermal solution。 在铜排技术方面，54V Busbar 与 800V Busbar 也呈现出不同设计逻辑。54V Busbar 仍以承受数千安培电流下的温升、压降与接触电阻为核心；相对地， 800V Busbar 的重点则转向绝缘包覆、短路电动力、局部电场集中、支路保护与 Touch-safe 防护。当系统中存在多个 PSU、BBU/CBU 或节点端储能电容时，一旦出现短路，母排所承受的机械力将与故障电流平方成正比增加，若支撑结构与支距设计不足，便可能引发结构变形、绝缘失效与二次故障。 综合而言，3.2 的技术现状可概括为一个明确转折：低压大电流时代的主要瓶颈在于热与铜，HVDC 高压时代的主要瓶颈则转为安全与控制。因此，连接器与铜排的价值，不只在于支持高功率传输，更在于建立一个可被验证、可被维护、可被标准化的高压互连体系。这一现状也直接导向后续第六章的技术挑战，以及第七章所提出的具体策略与可行方案。 ## 3.2.1 连接器技术现状 在 800V AI 机柜供电链路中，连接器技术的演进已逐渐脱离传统服务器低压配电接口的设计逻辑，而转向高压直流系统接口的系统化设计。相较于 54V 时代主要着重于大电流导通能力、接触电阻与热稳定性，高压直流架构下的连接器必须同时兼顾绝缘、电弧抑制、触电防护、插拔时序控制与系统故障隔离等多项要求。OAii 0.5 原文已指出，连接器在 800V AI 机柜中不再只是单一器件，而是连结 Power Rack、IT Rack、DCDC Shelf 与节点级供电的重要接口，必须与整体供电链路共同设计。 从目前国际生态的公开方向来看，连接器技术已呈现出由「低压大电流」向「高压中电流」转型的趋势。OCP Diablo 400 与 ORv3 HVDC-LVDC Power Shelf 的公开规范显示，分离式电源机柜与高压直流输入已逐步从概念进入接口定义阶段，包含 HVDC 输出连接器、线缆输入与高功率输出接头等，都被纳入正式规范文件。这表明在 OCP 路线中，连接器已不再被视为附属零件，而是机柜级高压配电能否互换与扩展的前提。 与此同时，NVIDIA 所代表的 800V 架构则更进一步指出，当未来 IT rack 功率进入 1 MW 级别后，传统 54V 机柜内配电将因电源架空间占用、铜排重量与多级转换损耗而失去可扩展性，因此 800V DC 将成为新一代 AI Factory 的供电基础。这也意味着，高压连接器将不仅存在于机柜之间，更将逐步下沉到 IT Rack 内部，甚至进一步延伸至 Direct to Node 架构。从技术现状来看， 这说明连接器的功能已由「点对点导通」扩展为「系统高压接口 + 安全控制节点」。 在设计特性上，高压直流连接器的核心与传统低压连接器有明显差异。低压系统中的连接器通常优先考虑接触电阻、额定电流、端子热分布与插拔寿命；但在 800V 系统中，除导通能力外，还必须额外考虑 creepage、clearance、Touch-safe、防误插、HVIL、预充（pre-charge）、PE 先接后断与残压释放等设计。尤其在高压直流条件下，由于不存在交流过零点，若连接器于半插、误插或慢速拔出时形成电弧，其破坏性与危险性将远高于低压 AC/DC 系统，因此高压接口的时序控制与安全联锁能力，实际上与额定电流同等重要。业界技术数据亦已指出，800V DC 系统必须依赖高压感测、隔离、800V 热插入、固态继电器与保护组件，这进一步说明高压连接器设计已从被动零件升级为主动参与系统保护的关键节点。 从技术成熟度来看，目前较成熟的高压连接器应用仍集中在 Power Rack 输入 / 输出接口 以及 柜间 HVDC 线缆组件；而对于 Direct to Node 节点级高压盲插连接器，则仍处于发展中阶段。其原因在于，节点级接口不仅需承受高压，更需同时满足更高的插拔频率、更紧凑的几何尺寸、更严苛的维护情境与更接近液冷管路的空间条件。这使其在机械容差、触电防护、预充控制、液冷联锁与故障后安全状态等方面的要求，都显着高于机柜级接口。也因此， 3.2.1 所呈现的连接器技术现状，不是单一产品成熟度的问题，而是不同层级接口正处于不同成熟区间的事实。 800V AI 机柜中的连接器建议按照应用位置分层定义，而不是以单一连接器规格覆盖全部场景。 第一类是 Power Rack 输入/输出连接器，主要承担 AC 输入、800VDC 输出、储能接口或 BBU/CBU 接口，其重点是高压额定、短路耐受、PE 保护接地、机械防误插、维护隔离与状态回馈。 第二类是 Power Rack 到 IT Rack 的柜间 HVDC 连接器/线缆组件，该接口是短期 800V→54V 架构中的关键高压传输接口，必须重点定义触指防护、HVIL、预充/主回路顺序、拔出前断电、线缆应力释放和残压释放。 第三类是 Power Shelf / DCDC Shelf 模块连接器，其特点是同时涉及 800V 高压输入和 54V 大电流输出，需要把高压侧绝缘安全与低压侧温升、压降、Busbar 盲插可靠性共同设计。 第四类是 Direct to Node 节点级高压盲插连接器，用于中期 800V 直接进入服务器节点或托盘，必须具备盲插容差、首合末断、预充、HVIL、Touch-proof、防误插、故障隔离和液冷联锁能力。 ## 3.2.1.2 连接器核心设计要素 800V 连接器的设计重点应从「额定电流优先」转向「高压安全状态机优先」。建议每一类连接器至少定义以下工程要素。 ## 【连接器核心设计要素】 设计要素 建议定义内容 工程关注点 设计要素 建议定义内容 工程关注点 设计要素 建议定义内容 额定边界 额定电压、最大持续电压、瞬态过压、额定电流、峰值电流 需区分800V 单极、±400V双极,以及未来1000V/1500V 升级裕量 额定边界 额定电压、最大持续电压、瞬态过压、额定电流、峰值电流 需区分800V 单极、±400V双极,以及未来1000V/1500V 升级裕量 额定边界 额定电压、最大持续电压、瞬态过压、额定电流、峰值电流 绝缘设计 Clearance、creepage、CTI、污染等级、海拔降额 避免高压、小间距、液冷冷凝环境下绝缘裕量不足 绝缘设计 Clearance、creepage、CTI、污染等级、海拔降额 避免高压、小间距、液冷冷凝环境下绝缘裕量不足 绝缘设计 Clearance、creepage、CTI、污染等级、海拔降额 【新增建议表：连接器接口工程定义】 连接器位置 典型任务 需新增定义项 连接器位置 典型任务 Power Rack输入/输出 AC 输入、800VDC 输出、储能接口 额定电压、最大持续电压、短路耐受、PE Pin 顺序、HVIL 状态、维护隔离、残压显示 Power Rack输入/输出 AC 输入、800VDC 输出、储能接口 Power Rack到 IT Rack 柜间 HVDC 连接或母排桥接 线缆组件认证、弯折半径、插销解锁、拔出前断电、异常半插测试 Power Rack到 IT Rack 柜间 HVDC 连接或母排桥接 ## 3.2.1.3 PE Pin、HVIL 与预充逻辑 PE Pin 在 800V HVDC 连接器中不应仅被视为传统接地端子，而应作为高压安全链路的一部分。其功能包括建立保护接地参考、降低故障状态下可触及金属件的危险电位、配合绝缘监测与接地故障检测，以及透过先接后断逻辑确保系统在插拔过程中维持安全状态。 建议采用以下插拔顺序: 插入顺序：PE Pin 先接触 → 低压讯号 Pin 接触 → 预充触点闭合 → 系统检测极性、绝缘、锁止与 HVIL 状态 → 主功率触点闭合。 拔出顺序：解锁动作触发 HVIL → 主回路断开 → 放电回路启动 → 残压降至安全阈值 → 机械结构允许拔出。 异常状态：半插、锁扣未复位、PE 未导通、绝缘异常、液冷泄漏、温度异常时，主回路保持禁止闭合。 该逻辑可降低带载拔出、半插、端子接触不良和维护误操作造成的直流拉弧风险。建议 HVIL、预充、故障隔离、维护安全和 Safety Case 作为 800V 系统安全设计的重要方向。 ## 3.2.2 铜排技术现状与高压安全转折 相较于连接器直接表现为高压接口，铜排技术所反映的转变则更清楚体现在功率密度与失效模式的变化上。在传统 54V 系统中，Busbar 的核心设计目标是承受极高电流并将压降与温升控制在可接受范围内，因此其主要设计语言是截面尺寸、电阻、电流密度、热分布与机械支撑。然而，当机柜供电由低压大电流转向 ±400V 或 800V 高压直流后，铜排设计的主导变量也从「热与铜」转变为「绝缘与安全」。这是因为高压直流虽可大幅降低电流与导体尺寸，但同时引入了爬电距离、绝缘包覆、局部电场集中、短路电动力、Touch-safe 防护与维护隔离等全新的技术要求。 在 54V Busbar 条件下，系统的主要物理约束来自大电流。当 AI 机柜功率上升时，54V 总线会面临显着的 $I^{2}R$ 损耗，并促使铜排截面、螺栓接头与接触面积快速膨胀。随着功率持续提升，连接器端子与搭接点会形成局部热点，并进一步增加热循环、材料应力与机械松动的风险。因此，在低压时代，Busbar 技术的核心瓶颈在于「如何把电流传过去而不致过热」。这种问题虽然严重，但本质上仍属于热与结构管理问题。 然而，进入高压直流时代后，Busbar 技术虽然获得了电流下降与导体缩小的优势，却必须面对另一组完全不同的设计逻辑。首先，高压总线不再只是低阻抗导体，而是高压电场的载体，因此电场分布、局部几何尖角、支撑件距离与包覆绝缘材料的选择，都会直接影响系统是否容易出现局部放电、电痕或击穿。其次，在短路条件下，Busbar 所承受的电磁力与电流平方成正比，故即便正常工作电流降低，一旦故障电流来自多个 PSU、BBU/CBU 与节点电容的迭加，其机械负载仍可能非常高。相关工程数据也指出，总线短路电动力可在瞬间形成数千牛顿等级的推力，使母排支撑、间距与固定结构成为高压安全设计的重要核心。 这种从低压热瓶颈转向高压安全瓶颈的变化，亦可从 OCP 与 NVIDIA 的演进方向中观察到。OCP Diablo 400 的推进显示，高压配电虽然提升了机柜功率与效率，但其关键不仅在于把电压提升到 ±400V，而是在于建立可互换的高压总线与 Sidecar / IT Rack 接口，让高压母线成为可部署的基础设施。另一方面，NVIDIA 的 800V 路径则更进一步指出，当 AI Factory 走向 1 MW 级机柜时，Busbar 不仅要负责高压配电，更要支持更高密度的计算节点与液冷环境，因此其发展方向将逐步朝向层迭式（laminated）与液冷整合（liquid-cooled busbar）演进。这说明 Busbar 的角色已从「大铜条」进化为整体供电路径与热管理架构的一部分。 在液冷条件下，Busbar 的高压安全问题进一步被放大。液冷虽可有效降低导体稳态温度，但却可能透过冷凝、水气、泄漏与材料兼容性问题，改变高压总线原本的绝缘边界。…
AI 解读
社区首次系统定义800V AI机柜从数据中心边缘整流到芯片级VPD供电的全链路架构；明确提出800V HVDC相对传统AC架构的代际压倒性优势及相对±400V HVDC的布线简化、组件通用性优势
《兆瓦级算力系统 AI 整机柜 DC 800V 供电架构研究报告》社区研究报告发布

研究结论 / 核心摘要

本次新增变化

证据摘要

时间信息

实体 / 行业

原文与 AI 解读
