意法半导体押注800V架构，布局AI算力电源

ST方面透露，其碳化硅与氮化镓的产品组合已为下一代的超高压服务器设施做好了准备。

随着全球人工智能基础设施对电力需求的激增，欧洲半导体巨头意法半导体（ST）正致力于研发能与英伟达下一代800VDC电源架构兼容的产品，以服务AI数据中心。

意法半导体亚太区（除中国外）销售及市场执行副总裁野口博于5月15日在首尔COEX举行的发布会上指出，一旦市场普及800VDC基础设施，公司已具备迅速响应的能力。

野口强调：“当市场需要800VDC相关产品时，我们有信心及时提供支持。我们已掌握了碳化硅、氮化镓以及数字电源的设计与制造技术，这些都是构建800VDC系统的核心要素。”

根据国际能源署（IEA）的预测，到2030年，全球数据中心的电力消耗将比2024年翻一番，达到945太瓦时（TWh）。这一数字将超过韩国约600太瓦时的年用电水平。在美国，作为科技巨头聚集地，预计到2030年，数据中心用电量将占据全美总用电量的一半。

随着数据中心耗电量的攀升，高效的电源管理技术显得尤为重要，而800VDC架构被视为行业领先的方案之一。

传统的数据中心供电模式涉及多级转换：输入的高压交流电在变电站降压后，由机架内的电源单元转为54V直流电，随后再次降至12V，最终由电压调节模块输出低于1V的电压供GPU使用。每一级转换都会导致能量损耗和热量产生，从而降低整体效率。

上图展示了2025年与2027年数据中心供电架构的对比。在现行系统中，交流电需经过多个转换阶段；而英伟达提出的未来架构则直接将交流电转换为800V直流电，并以更少的步骤输送至服务器机架，从而有效降低能量损耗。

英伟达的800VDC架构旨在将高压直流电直接输送至服务器机架，从而减少GPU获得电力前所需的转换层级。这种方案不仅降低了转换损耗和发热量，还有助于缩小电线和机架式电源的体积。

在这一结构中，碳化硅和氮化镓半导体扮演着核心角色，特别是在将电压从800V降低至约6V的DC-DC转换器环节。

碳化硅和氮化镓是由多种元素构成的化合物半导体。相较于传统硅材料，它们在高压和高温环境下表现出更强的稳定性，并能简化功率转换流程。尽管硅因成本优势目前在服务器领域占主导，但随着价格回落，碳化硅和氮化镓的应用前景将更加广阔。

野口指出，意法半导体已研发出碳化硅技术，能够将交流电源电压降至50V，并支持超过1200V的电压范围。此外，该公司用于高频开关的氮化镓技术，在原型阶段即可在800V和1MHz频率下运行，同时实现98%的转换效率及每立方英寸2600W的功率密度。

除了现有的800V至50V解决方案外，ST近期还推出了800V至12V和800V至6V的产品系列。

碳化硅通常在1200V以上的高压环境下效率更优，而氮化镓则在较低电压下表现突出。在典型的系统架构中，通常先由SiC将电压从800V降低，再由GaN进一步降至个位数电压。此外，GaN还支持更紧凑的模块设计，例如将48V输入直接降至1V，相比硅基方案省去了一个转换级，从而减小了元件体积。

“基于氮化镓的解决方案有助于缩减器件尺寸，并促进更高效器件的开发，”野口表示。

意法半导体还宣称拥有数字电源设计与制造能力。野口补充道，公司能提供包括模拟和混合信号电源技术在内的封装级定制设计。“我们在GPU附近直接实现了6V总线，以减少转换级数并最大限度地降低功率损耗。”

英伟达预计，随着其自主研发的Kyber机架式系统在2027年开始出货，800VDC架构的应用将更加普及。Kyber系统可连接576个Rubin Ultra GPU，并在单个机架内集成18个计算刀片。

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