愛迪生輸掉的“電力之戰”，140年后被AI翻盤了

1880 年代的美國，煤氣燈還沒從街頭退場，兩種截然不同的電力系統就已經在爭奪未來。這段歷史后來被拍成了電影，就是 2017 年那部由馬丁·斯科塞斯擔任執行制片、“卷?！钡热酥餮莸摹峨娏χ畱稹罚═he Current War），那場發生在十九世紀末的技術路線之爭，至今仍是商業史上最經典的案例之一。

一邊是愛迪生，1882 年他在紐約珍珠街建成了全世界第一個商用配電系統，用 110V 直流電點亮了曼哈頓下城區的幾百盞白熾燈。愛迪生堅信直流電才是正道，投入重金鋪設了整套配電網絡。問題在于，直流電的電壓很難改變。低壓直流在導線中傳輸時電流大、損耗高，傳個一兩公里電壓就跌得不成樣子。愛迪生的方案本質上只能服務于發電站周圍幾個街區的客戶。

另一邊是喬治·威斯汀豪斯。他買下了尼古拉·特斯拉的交流電專利，包括那臺改變歷史走向的交流感應電機。交流電的關鍵優勢在于變壓器：一個簡單的銅線圈加鐵芯，就能把電壓從幾百伏升到幾萬伏。電壓升高意味著同樣功率下電流變小，導線上的損耗也隨之驟降。發電廠可以先升壓、遠距離輸送、到了用戶端再降壓使用。

這個優勢是壓倒性的。1893 年芝加哥世博會上，威斯汀豪斯用交流電點亮了整個展場，宣告了“電流戰爭”的終局。愛迪生輸了。此后一百三十多年，交流電統治了從家庭插座到工廠產線的幾乎所有用電場景，數據中心也不例外。

圖丨1893 年芝加哥世博會（來源：Paleofuture）

但到了 2025 年，這個統治開始松動。

NVIDIA 在當年 5 月的 Computex 大會上公布了一套全新的 800V 高壓直流（HVDC）供電架構，計劃從 2027 年起替代數據中心內沿用多年的 54V 直流配電。幾個月后的 OCP（開放計算項目）全球峰會上，配套技術白皮書正式發布。白皮書落地前后不到半年，英飛凌、德州儀器、意法半導體、臺達、維諦（Vertiv）、施耐德、伊頓等供電鏈條上幾乎所有關鍵角色同步宣布了各自的 800V 產品計劃。產業鏈用不到一年的時間完成了集體轉向。驅動力其實很簡單：交流配電在 AI 數據中心里正撞上硬邦邦的物理極限。

（來源：NVIDIA）

今天絕大多數數據中心的供電鏈路仍然遵循同一套模式：交流市電引入，經變壓器降壓，通過 UPS（不間斷電源）做一輪整流再逆變，送進機架后由服務器自帶的電源模塊（PSU）再做一次 AC-DC 轉換，才最終變成芯片能用的直流電。這條鏈路上至少經歷三到四次電壓轉換，每轉一次就要丟掉一些能量。行業公認的數字是，整條 AC 配電鏈的端到端效率在 85% 到 90% 之間。換句話說，從電網買來的電，有十分之一到七分之一還沒碰到芯片就變成了熱。

這個效率損失在傳統數據中心時代尚可容忍，因為那時一個機架也就 10 到 15 千瓦，轉換損耗產生的廢熱還在冷卻系統的承受范圍內。而這一波 AI 浪潮徹底打破了這個平衡。NVIDIA 現有的 GB200 NVL72 機架功率已逼近 120 千瓦，而 2027 年計劃量產的 Rubin Ultra 平臺瞄準的是單機架 500 千瓦到 1 兆瓦的量級。在這種功率密度下，交流配電的問題已經不再是“不夠好”，而是在物理上已經行不通。

第一道墻是銅。功率等于電壓乘以電流。54V 配電要扛住 1 兆瓦負載，電流接近兩萬安培。需要多粗的銅排來承載這個電流？NVIDIA 自己給出的答案是每機架 200 公斤。如果建一座 1 吉瓦級的數據中心，僅機架內的銅排就需要 20 萬公斤。把電壓提高到 800V 后，同等功率下電流降低約 15 倍，而導體所需的截面積與電流的平方成正比，這意味著銅材用量可以下降一個數量級以上。

第二道墻是空間。以當前的 GB300 NVL72 系統為例，一個機架內要塞進最多 8 個電源架來供電。如果未來的兆瓦級機架還沿用 54V 架構，NVIDIA 估算電源設備將占滿 64 個 U 位，整個機架全是電源，沒有任何空間留給計算設備。這已經不是效率問題了，而是根本裝不下。NVIDIA 在 GTC 2025 上展示的替代方案是一個 800V 獨立的電源邊柜“sidecar”，可以為同一機架內 576 塊 Rubin Ultra GPU 供電，把電源徹底搬出計算空間。

第三道墻是散熱。在 AC 供電鏈路中，每臺服務器內部都要獨立完成交流到直流的轉換，轉換效率通常在 90% 到 95% 之間，剩下的部分全變成熱量散在機架里。二十臺服務器擠在一個機架中，光電源轉換就能產生一兩千瓦的廢熱。

高壓直流架構的思路則完全不同：把 AC-DC 轉換集中到機架外部甚至建筑外部的大型整流設備中完成，然后直接用 800V 直流配送到機架。集中轉換的效率更高（規模效應），而且廢熱產生在機房之外，不再加重機房內冷卻系統的負擔。即便只提升 1 個百分點的效率，對一座 100 兆瓦的數據中心來說也意味著 1 兆瓦的節省，這足以驅動好幾個服務器機架。

NVIDIA 給出的綜合預期是：端到端能效提升最多 5%，維護成本降低最多 70%，總擁有成本下降最多 30%。

但光有 NVIDIA 的架構設計還不夠。800V 直流要真正跑起來，需要一整套從電網到芯片的供電產業鏈做出響應。2025 年下半年到 2026 年初，這條產業鏈在以前所未有的沖刺速度在重組。

在功率半導體層面，英飛凌宣布與 NVIDIA 合作開發 800V 供電平臺的全鏈路方案，利用其碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）器件實現高頻高效的電壓轉換，單級轉換效率可達 98%。

德州儀器在 2026 年 3 月的 GTC 大會上展示了完整的 800V DC 電源架構，核心是一個兩級轉換設計：從 800V 直接降到 6V 中間母線，再從 6V 轉換為 GPU 所需的亞 1V 核心電壓，其中 800V 到 6V 這一級的轉換效率達到 97.6%。

圖丨德州儀器 800V DC 電源架構（來源：Texas Instrument）

意法半導體則拿出了 12 千瓦和 20 千瓦兩款功率交付板，其 12 千瓦板在 800V 到 50V 的轉換中實現了 97.5% 的峰值效率和 2500 W/in3的功率密度。納微半導體（Navitas）更進一步，用 GaN 技術實現了 800V 到 6V 的單級直接轉換，省去了傳統的 48V 中間母線。

在系統集成層面，臺達發布了 660 千瓦的 800V DC 列間電源機架并內置 480 千瓦的電池備份單元。維諦宣布其 800V DC 生態系統產品線將在 2026 年下半年商用，對接 NVIDIA 的 Rubin Ultra 平臺。

施耐德公布了自己的 800V sidecar 方案，支持 NVIDIA、Google 和 Meta 等多家客戶，并承諾在 NVIDIA 每一代新平臺之前提前推出配套電源和散熱方案。伊頓也在同期發布了專為 AI 數據中心設計的 800V DC 參考架構。

在更底層的機架標準上，變化同樣在發生。DCD 近日的一篇報道引述了 Legrand 公司高級產品管理總監 Calvin Nicholson 的說法，描繪了 Open Compute 標準下電源架（power shelf）的演進軌跡：最早的 OCP 電源架是 18 千瓦，現在已經升級到 33 千瓦，下一代正在開發的是 72 千瓦。

Legrand 這兩年在 Open Compute 生態中投入很深，開發了多種母排和電源架方案，還收購了一家冷卻公司，加上此前收購的后門熱交換器公司，正在把機架、母排、電源和散熱整合成一套完整的系統交付給客戶。

Nicholson 在采訪中談到了行業轉型的阻力：運營關鍵基礎設施的人天然厭惡風險，交流電用了一百多年，大家知道怎么部署、怎么維護、怎么保證安全。一旦切換到直流，一切都是新的，不同的機柜、不同的母排、不同的安全規程。

客戶通常的做法是先把機柜、母排和電源架拿回去在實驗室里反復測試，確認滿足應用需求之后才會部署到生產環境。這是一個保守但合理的流程，因為涉及安全培訓和運維規范的全面更新。更讓客戶頭疼的是，他們的很多供應商正忙著追超大規模客戶（hyperscaler），沒有人坐下來幫他們理解這些新技術。

在這場全球性的供電架構轉換中，中國的位置比較獨特。一方面，中國在遠距離高壓直流輸電領域的積累全球領先。國家電網和南方電網已建成超過 40 條特高壓輸電通道，其中包括世界首條±800 千伏特高壓柔性直流工程和±1,100 千伏特高壓直流線路，后者可以在 0.01 秒內將新疆的電力送到 3,300 公里外的安徽。中國是全球唯一全面掌握全系列特高壓技術并大規模商用的國家。這種在電力電子領域長期積累的工程能力和人才儲備，為數據中心 HVDC 的發展提供了基礎條件。

另一方面，在數據中心直流供電的實踐上，中國實際上早于海外走了一步。2007 年，江蘇電信就開始試點 240V 高壓直流供電。此后，以 BAT 為代表的互聯網巨頭在自建數據中心中廣泛采用“一路市電 + 一路 HVDC”的雙路架構。2019 年，阿里巴巴聯合臺達和中恒電氣推出了“巴拿馬電源”方案，從中壓 10 千伏交流一步直轉 240V 直流，省去了傳統架構中的多級中間設備，系統效率達到 97.5%，占地面積縮減近 50%。

截至 2024 年，臺達銷售的巴拿馬電源在線運行數量已超過 500 套。百度、騰訊和三大運營商也都在各自的數據中心中部署了 HVDC 方案。目前國內 HVDC 市場中，中恒電氣占據 30% 到 40% 的份額，是阿里巴巴巴拿馬電源的核心供應商。

不過，國內當前主流的 HVDC 電壓等級仍是 240V，與 NVIDIA 推動的 800V 方案之間存在代際差距。2025 年 8 月，臺達聯合中訊郵電咨詢設計院發布了中國首部《數據中心 800V 直流供電技術白皮書》，開始推動國內向更高電壓等級演進。2026 年初，字節跳動在最新一輪 AI 數據中心招標中首次引入 800V HVDC 方案，計劃將高壓直流在新建園區中的滲透率提升至 30% 到 40%，并同步啟動樓宇級、數十兆瓦規模的 800V 試點。

另據報道，除了阿里、騰訊外，國內其他云廠商也已開始小批量部署 HVDC。中恒電氣、科士達、麥格米特、禾望電氣等企業也在加速 800V 產品的研發，其中部分企業已作為維諦、施耐德等海外巨頭的核心分包商進入全球供應鏈。

回到全球視角，800V HVDC 的落地時間表正在逐漸清晰，但路線并非只有一條。微軟、Google 和 Meta 在 2025 年的 OCP EMEA 峰會上聯合推出了“Mount Diablo”項目，采用±400V 方案而非 NVIDIA 力推的 800V，更強調短期可行性和對現有電動車行業成熟供應鏈的利用。

圖丨Mount Diablo 將電源與計算分離（來源：Microsoft）

Meta 的±400V 方案預計 2026 年一季度率先落地。NVIDIA 的 800V 方案則錨定 2027 年，配合 Rubin Ultra 平臺的量產時間節點。兩條路線不算互斥，±400V 更像是一個過渡方案，而 800V 是面向兆瓦級機架的終局架構。更遠的未來，固態變壓器（SST）將中壓電網輸入一步轉換為 800V 直流，連獨立的整流環節都可以省去，進一步逼近供電效率的物理極限。

這一切在一年前還只是白皮書上的愿景。2026 年 3 月的 GTC 大會上，參展商展臺上已經擺滿了可以觸摸的 800V 電源模塊、母排和 sidecar 原型機。臺達的 800V HVDC 電源機架設計功率達 570 千瓦，施耐德的 800V sidecar 已經進入工程驗證階段。NVIDIA 在技術博客中寫道：我們不只是在造更快的 GPU，而是在重新設計整個供電堆棧。

愛迪生大概沒有料到，為他的直流電翻盤的，不是什么新物理學，而是一塊又一塊越來越渴電的 AI 芯片。

參考資料：

1.https://spectrum.ieee.org/living-heart-project-virtual-twins

2.https://www.datacenterdynamics.com/en/marketwatch/the-future-of-rack-power-for-high-density-environments/

3.https://thefusionreport.substack.com/p/why-data-centers-are-switching-to

運營/排版：何晨龍