AI機櫃功耗邁向兆瓦，傳統交流降壓帶來的廢熱與空間耗損已成算力瓶頸。Nvidia定調800VDC路線，這場機房底層革命不僅打破能源天花板，更將引爆功率半導體與電氣基建商機，啟動供應鏈大洗牌。
【文／魏聖峰】
隨著AI晶片功耗急遽攀升，單一算力機櫃的總功耗從40kW快速向120kW發展，甚至即將會突破1MW（兆瓦）。為解決傳統交流電（AC）多重降壓帶來的廢熱以及空間損耗，Nvidia宣布從下一代Vera Rubin架構開始推動800VDC（高壓直流）架構，將成為下一代AI基礎設施電力架構的標準。為了服務現有客戶，Nvidia幫客戶依照實際需求分階段升級AI基礎架構，客戶不需要淘汰舊的AI架構改用新的架構，既能維持客戶對Nvidia AI設施的依賴，還能不斷推陳出新，推升市場對AI基礎架構的需求。
交流電轉換直流電
傳統資料中心使用的415V AC配電架構，當電力從電網進入晶片之前，須至少經歷四到五次的交流／直流（AC/DC）轉換。在超高功耗下，這種架構將面臨轉換損耗與廢熱以及電流過載極限的兩大瓶頸。這分別會產生數十千瓦的廢熱，加重液冷系統負擔以及電流飆升到數千安培、排擠機櫃間和線路損耗等問題。
要解決這些問題，Nvidia推出800VDC解決架構，並把架構安置在機房源頭或側邊電源櫃（Sidecar）進行單次轉換，直接將交流電轉為800V直流電分配到各機櫃，並在伺服器主機板上透過負載點（PoL）模組，直接將高壓降到AI晶片所需得1V以下低壓，消除中間多餘的降壓層級。從商業投資的角度來看，能將成本優化，這包括電力使用效率（PUE）優化，直接將電力轉換損耗降低五～八%，以及提升資料中心算力密度，把800V直流架構省下來的白區空間，可以多部署15～20%的算力機櫃，提高單位土地與建築資產的投資報酬率（ROI）。
針對Nvidia AI現有客戶的資本支出升級方案，可採用側邊電源櫃方案，在既有機房不重新拉線下，直接將機房交流段在機櫃旁整流為800VDC灌入算力模組。對Nvidia來說，創造新的電源機櫃增量市場。到2027年以後，將走向全直流AI資料中心，結合中壓固態變壓器（SST），直接將電網中壓轉為800VDC，這將會引爆電網等級的設備更換期。
要實現800VDC的極致轉換效率，克服高壓高溫環境，傳統矽基元件已不敷使用，必須要仰賴碳化矽（SiC）負責高壓端，把800V直流電降壓到48V，提供機櫃內部到伺服器主機板場域的用電；還有氮化鎵（GaN）負責中低壓高頻端的運作，將電壓從48V降到0.8V的超低壓直流，提供主機板到GPU場域的電力需求。
八吋碳化矽廠主導發展
歐美日等的IDM大廠幾乎壟斷全球高階碳化矽產能，憑藉八吋廠的規模經濟和垂直整合能力，主導市場地位的發展。Wolfspeed是全球最大純碳化矽材料與元件龍頭，在碳化矽基板磊晶市場長年有將近五成的市佔率。該公司專注於提供高壓碳化矽MOSFET，滿足資料中心固態變壓器與高壓直流整流需求。Wolfspeed有全球規模最大的八吋碳化矽晶圓廠，也擴充在美國Siler City超級材料工廠，基板產能是全球最大的碳化矽上游材料工廠。（全文未完）
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