800V电动汽车创新正在重新定义AI数据中心供电架构

根据IDTechEx在《Power Electronics Market 2026-2036: Data Centers, Electric Vehicles, and Renewables》市场报告中的预测，数据中心的电力电子市场到2036年将增长2.5倍。

IDTechEx分析师指出，过去十年间，电动汽车行业已成为电力电子的主导应用领域。大多数电力电子企业多年来以汽车行业为主要收入来源，电力电子创新也主要围绕优化电驱动系统的效率和性能展开。

然而，过去两年间，电力电子一级供应商的汽车业务收入逐渐陷入停滞，原因包括政府激励措施减少，以及面临高度垂直整合的中国电动汽车制造商的日益激烈的竞争。虽然IDTechEx仍预测电动汽车市场长期增长，但许多企业正在寻找替代的、增长中的电力电子应用领域。

数据中心，尤其是AI数据中心，正是一个快速增长且快速创新的市场，碳化硅和氮化镓等宽禁带半导体的采用率正在上升，以支持越来越强大、功耗越来越高的AI训练模型。

未来几年，数据中心供电架构将迎来一场范式转变——HVDC（800VDC）数据中心将实现机架功率的指数级增长。这一供电架构的全面革新，直接受到了800V电动汽车电力电子的影响——从所用材料到高压安全与保护机制。

IDTechEx研究人员指出，数据中心领域有两个关键发展将推动这一变革：宽禁带半导体的采用和800VDC数据中心架构。而这两者都直接得益于电动汽车的技术创新。

机架功耗已从ChatGPT出现前的约20kW激增至如今的100kW，预计到本年代末将超过1MW。在传统的硅基电力电子和480/54V数据中心架构下，一个1MW机架需要将整个机架空间用于功率转换，并且需要超过200公斤的铜。

数据中心效率一直是且仍将是数据中心设计的关键考量。数据中心功率密度——即单位体积处理的功率量——将成为AI数据中心设计日益关键的指标。

预计未来五年内AI数据中心单机架功率需求将增长。为适应这些变化，电动汽车电力电子的关键创新正被引入数据中心行业

800V电动汽车架构，借助宽禁带半导体实现电驱动效率的跨越式提升

800V电动汽车架构于2019年随着保时捷Taycan开始商业化，并已逐步推广至性能车型，并越来越多地覆盖经济型车型。采用800V平台的两个主要驱动力是更快的充电速度和减少线缆重量及I2R损耗，从而提升电动汽车的整体效率。

向800V的转变离不开宽禁带半导体（尤其是SiC）的改进和商业化。在800V电压下，SiC相较于传统硅IGBT和硅MOSFET的效率提升显著，足以抵消SiC功率半导体的成本溢价。

正是宽禁带半导体使电动汽车的800V架构转型成为可能，它们也将推动AI数据中心向800VDC/HVDC的过渡。由于800V架构已有先例，且相关的安全评估和流程可从电动汽车改造应用于数据中心，HVDC数据中心架构的开发可以借鉴现有的电动汽车供电架构经验。

得益于宽禁带半导体市场的技术创新和商业化——主要由电动汽车驱动——宽禁带技术在数据中心电力电子领域的应用已经加速。英飞凌和纳微半导体等领先电力电子企业的8kW和12kW电源供应单元参考设计中，高压转换级和功率因数校正采用SiC，低压转换级采用GaN。

凭借更低的电压转换和高达MHz级开关频率的可能性，GaN在数据中心中的材料优势极具吸引力；GaN在数据中心中的采用速度可能比在电动汽车中更快。在数据中心中转向宽禁带半导体可带来效率提升，但更重要的是，SiC和GaN器件尺寸更小，电容和电感等无源器件尺寸也得以缩减，从而显著提高功率密度。

信息来源： Electronics World

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