搭乘800V总线：NVIDIA的AI电源架构及其驱动芯片

半导体厂商正纷纷发力，支持英伟达为下一代 AI 工厂计算平台推出的 800V 直流供电架构（图 1a）。该架构专为高效支撑下一代 AI 服务器机柜的兆瓦级功耗而设计，以单步转换直接输出 800V 直流电压给每个机柜，取代了当前需将 13.8V 交流电转换为 54V 直流供电轨的多级中间转换流程（图 1b）。

即便抛开英伟达在 AI 领域的 “龙头地位” 及其对芯片供电方式的主导权，800V 架构在能效、空间利用率和系统成本方面的优势也极具吸引力，推动该技术快速获得行业 momentum。

包括 Analog Devices、Infineon、Innoscience、MPS、Navitas、onsemi、Renesas、ROHM、STMicroelectronics 和 Texas Instruments 在内的多数主流半导体厂商，均已宣布支持这一新供电架构。此外，台达（Delta）、Flex Power、Lead Wealth、LiteOn、Megmeet 等电源系统组件厂商，以及伊顿（Eaton）、施耐德电气（Schneider Electric）、维谛技术（Vertiv）等数据中心电源系统供应商也已加入这一阵营。

由于技术转型尚处于早期阶段，众多厂商发布了关于这一新供电架构的技术白皮书，详细阐述架构特性及自身的支持方案。以下为数据中心相关工程师及技术专业人士整理了一份精选阅读清单：

首先，可阅读英伟达发布的架构白皮书，其中深入分析了当前数据中心供电系统存在的问题（这也是催生英伟达新标准的核心原因），并概述了该架构的多项优势。

在掌握基础背景后，可通过以下技术文章深入了解下一代 AI 数据中心电源系统在设计、运维等方面的实践细节：

EPC公司

EPC 凭借基于增强型氮化镓（eGaN）电源管理场效应晶体管和集成电路打造的 6 千瓦、高效低成本、薄型化 800V 至 12.5V 转换器，全面入局 800V 直流技术竞赛（图 2）。该公司的白皮书探讨了该转换器所支持的分布式架构如何通过省去不必要的转换环节、直接向电路板供电，从而降低能量损耗和系统成本。

Navitas半导体

Navitas半导体在支持英伟达的下一代电源架构方面也非常积极。作为这些努力的一部分，该公司发布了一份内容丰富的白皮书。除了通常的背景之外，它还提供了对 800V 直流电源架构的各个元素的更精细的了解，然后讨论了 Navitas 的GeneSiC 碳化硅 MOSFET 沟槽辅助平面结构的优势 —— 该结构非常适用于此类应用场景。

白皮书深入分析了沟槽辅助氮化镓场效应晶体管的结构，及其专有架构如何在实现传统沟槽场效应晶体管更高功率密度和性能（导通电阻面积乘积、栅极电荷与导通电阻乘积、击穿电压平方与导通电阻面积乘积）的同时，通过简化架构提升良率并降低生产成本（图 3）。此外，还介绍了 Navitas 全新的 SiCPaK 功率模块，该模块经专门设计可耐受高湿度和高温环境。

Power Integrations

Power Integrations 最近发布了一份白皮书，该白皮书在 2025 年 OCP 全球峰会上发表，题为“用于 800 VDC AI 数据中心架构的 1250 V / 1700 V PowiGaN”。除了对 800V DC 架构的更新外，本文还详细介绍了 Power Integrations 的 1,250V PowiGaN HEMT 的性能优势，重点关注该公司经过现场验证的可靠性以及满足新架构功率密度和效率要求的能力 （>98%）。

此外，该论文还表明，与堆叠式 650V GaN FET 和竞争性 1,200V SiC 器件相比，单个 1,250V PowiGaN 开关可提供更高的功率密度和效率。

该白皮书还重点介绍了该公司的 InnoMux 2-EP IC 作为 800V 直流数据中心辅助电源的解决方案。InnoMux-2器件的集成1,700V PowiGaN开关支持1,000 V直流输入电压，而其SR ZVS作在液冷、无风扇、800V 直流架构中提供超过90.3%的1 V系统效率。

Renesas电子

Renesas电子发布了一份白皮书，讨论了其器件为 AI 数据中心的 800V 配电网络提供的优势。它探讨了该公司独特的电源转换器架构和其他氮化镓功率器件将如何实现机架内 800V 直流总线的开发。这将显着降低配电损耗和对大型母线的需求，同时仍支持通过DC-DC降压转换器重用48V组件。

基于公司独特的 LLC 直流互感器 （LLC DCX） 拓扑结构，这些转换器可实现高达 98% 的效率（图 4）。对于 AC-DC 前端，瑞萨电子使用双向 GaN 开关来简化整流器设计并提高功率密度。其 REXFET MOSFET、驱动器和控制器补充了新型 DC-DC 转换器的 BOM。

ROHM 半导体

ROHM 半导体最近发布的白皮书概述了跨人工智能基础设施提供大规模 800V 直流配电的几种电源策略，并详细介绍了支持这些策略的先进电源解决方案。该白皮书介绍了该公司的综合电源解决方案。其中包括 EcoSiC 系列，它为 AI 服务器提供业界领先的低导通电阻和顶部冷却模块，以及将 GaN 性能与专有模拟 IC 技术相结合的 EcoGaN 系列。

ROHM的所有器件都支持热设计仿真、板级设计策略和实际实施示例。