NVIDIA携手ST推800V高压电源板 助力AI数据中心高效供电
NVIDIA近期将ST纳入其AI Factory MGX生态系统的合作伙伴名单。MGX作为一款模块化参考架构，是构建数百种GPU、CPU及存储组件的基础。双方持续合作下，ST的40V、12V和6V架构助力打造高密度供电板卡，应用于NVIDIA MGX机架。简而言之，MGX通过提供工程师快速搭建的基石，加速了AI数据中心的构建。面对行业向800V HVDC AI数据中心转型的趋势，这种协作将确保过渡平稳且迅速。（以上内容更新于2026年6月29日）
NVIDIA与ST将发布两款针对800VDC架构的新型电源传输板，基于此前博客展示的技术。第一款是6 kW、850 kHz的LLC转换器，沿用2025年系统的700 V GaN功率晶体管，但次级侧采用40 V低压MOSFET替代100 V GaN，实现800 V转12 V，峰值效率97.5%，功率密度2,500 W/in3。简言之，这是12 kW系统的微缩版，省去了中间54 V至12 V的转换环节。（以上内容更新于2026年3月17日）
第二款电源传输板为20 kW、650 kHz的八级叠层LLC转换器，初级侧采用120 V GaN，次级侧采用25 V MOSFET。NVIDIA将其用于低功耗设备，将800 V输入转为6 V输出，峰值效率96.5%。尽管输出电压低于6 kW板卡，ST仍维持相近的能效水平。该方案旨在为偏好低电压的大电流中间电源轨供电，从而提升效率，并为GPU、CPU或内存模块提供电力支持。（以上内容更新于2025年10月13日）
NVIDIA已验证ST的12 kW电源传输验证板，并进入生产测试阶段。该GPU厂商甚至在OCP 2025峰会上展示了由ST设计的完整原型。此外，ST还将发布一份关于下一代AI数据中心高密度电源传输解决方案的白皮书，帮助工程师理解驱动电源传输板的原理及实现高密度的方法，涵盖拓扑结构、设计考量、宽禁带晶体管及优化策略等。（以上内容更新于2025年10月13日）
白皮书下载链接：https://content.st.com/high-density-ai-data-center-power-delivery-mcdcdc-whitepaper.html
本文原始发布时间为2025年6月13日，以下为原文：
ST是NVIDIA推出800 V机架内电源分配新计划的核心合作伙伴。
这得益于ST的高密度电源传输板（PBD），能在小型化外形中承载12 kW功率。凭借ST在SiC和GaN功率技术、STGAP硅嵌入式电气隔离IP及先进模拟和数字处理能力的最新进展，ST正为数据中心开启新纪元。这使NVIDIA能够缩减线缆体积并提升效率。合作意味着，在数据中心历史上，ST首次实现了以超过98%的效率持续传输12 kW电力，并在50 V输出下达到超过2,600 W/in3的功率密度。
NVIDIA为何考虑使用800 V？
重新审视不可持续的模式
数十年来，依赖48 V供电系统的典型15 kW机架能满足处理器、内存和存储需求。然而，随着AI爆发及依赖GPU的应用需要庞大架构实现极致并行，系统架构师面临设计600 kW至1 MW机架的挑战。功耗剧增需新方法。例如，若以48 V传输600 kW，需高达12,500 A电流！想象一下所需电缆、母排和散热器尺寸，足以让工程师“晕倒”。
展望电力分配的未来
800 V是AI数据中心的必然之选
因此，提高输入电压以减少所需电流成为明显方案。这将显著减少线缆和母排，减少交流电网与机架直流电源间的转换步骤。事实上，NVIDIA认为转向800 V相比54 V系统可提升高达5%的效率。简言之，在关注超大规模数据中心可持续性的当下，转向800 V是在满足更高AI创新需求的同时，提升资源利用率的最佳方式之一。
然而，挑战在于开发将800 V转换为中间母线再生成GPU核心电压的电源分配系统，同时适配机架紧凑外形。空间限制至关重要，因机架尺寸固定。器件靠近会加剧EMI和散热问题。工程师需在紧凑外形下应对高电压。800 V系统还需全新隔离与接地系统，保护机制和故障处理也完全不同。NVIDIA因此寻求ST提供解决方案。
ST如何在2,600 W/in3条件下实现12 kW？
满足热插拔要求
为应对800 V机架挑战及热插拔需求，团队设计了热插拔保护电路和功率转换器。第一部分采用1200 V碳化硅（SiC）器件及带电气隔离的BCD控制器。ST是BCD系列硅工艺的发明者，BCD结合模拟与数字元件提升效率可靠性。ST在SiC方面有近30年经验，是推广至电动汽车的先行者，过往经验助其应对新挑战。
优化初级侧
STGAP器件
第二部分是DC-DC转换器，将800 V转为50 V。为在小空间实现，ST在初级侧采用650 V GaN晶体管及STGAP电气隔离栅极驱动器。GaN的3.4 eV宽禁带和1,700 cm2/Vs电子迁移率，使其具备低输出电容和低导通电阻，成为高频操作的理想材料。
优化次级侧
次级侧采用较低电压GaN（100 V）、低压栅极驱动器及STM32G4微控制器。其低于200皮秒的定时器分辨率匹配所需开关频率。借助STGAP，ST将初级和次级完全隔离，保护电源转换器免受EMI及破坏紧凑外形的异常事件影响。
将变压器拆分为两组各四个更小变压器
除器件选择外，ST需应对严苛空间限制，缩小磁性器件。10 kV隔离占空间。ST将传统大全桥拓扑分为两组并联工作的四个更小整流全桥。变压器分两组减少磁芯磁通量，分散散热。四个更小全桥允许采用更小铁氧体磁芯，缩小变压器尺寸。
这份器件与拓扑清单证明ST深厚专业能力，解决方案独具特色。许多厂商需外购部件，ST提供一体化内部解决方案，利于优化。新800 V架构凸显紧凑封装、最小寄生电感及双面散热重要性。若器件封装大且未优化，小型化外形难实现。ST致力于最小封装，成为NVIDIA重要合作伙伴。
从整体来看
业界探索更高效超大规模AI基础设施，路线不一。如探索±400 V系统。凭借专业能力与产品组合，ST能轻松复用功率转换器工作，适配不同功率需求。本质上，ST已能服务所有希望提升AI数据中心效率与可持续性的公司。
NVIDIA公告与合作意义重大。NVIDIA批准概念验证，将着手制造板卡测试。这一里程碑彰显合作改变数据中心格局，带来几年前难想象的效率提升。NVIDIA 800 V HVDC架构与ST电源分配板代表数据中心新时代。