800V HVDCとは何ですか?直接の答えは、NVIDIA が 2025 年に発表した、次世代 AI データセンターに電力を供給する高電圧 DC 電源アーキテクチャです。現在、1 つのラックで 1,500 世帯に相当する電力を消費しています。変換ステップごとにエネルギーを失う古い 48- ボルト AC チェーンの代わりに、NVIDIA 800V HVDC は、13.8 kV 中電圧 AC をデータセンターの境界で 800V DC に直接変換し、その DC をラックに直接分配します。 NVIDIAの800V HVDC アーキテクチャのロードマップシステムは 2027 年から 1 メガワット以上の IT ラックをサポートすると述べています。銅の必要量を約 45% 削減そして総所有コストが最大 30% 削減、同じサイズの導体を介して最大 85% 多くの電力を伝送します。

NVIDIA が 800V HVDC を推進した理由は単純な計算です。 AI ラックの電力は 10 キロワットから 1 メガワットに跳ね上がりました。 48 ボルトで 1 メガワットを給電すると、20,800 アンペアを流すことになり、1 つのラック内に約 200 キログラムの重さの銅製バスバーが必要になります。 800 ボルトでは、同じメガワットでも 1,250 アンペアしか必要とせず、ライン損失は 48V の場合の約 1/256 に低下します。古い低電圧 AC アーキテクチャでは物理的に対応できないため、NVIDIA、Google、Meta はメガワット ラックの標準として 800V HVDC を設定し、Open Compute Project が仕様を共同定義しました。-インフィニオン、NVIDIA の半導体パートナーに指名、AI データセンターは 10 年以内にラックあたり 1 メガワット以上が必要になることを確認しています。

このガイドでは、NVIDIA 800V HVDC とは何か、つまり 4 層パワー チェーン、ソリッド ステート トランス、それを機能させる SiC および GaN デバイス、サプライ チェーンのボトルネック、バックアップ電力、冷却、グリーン エネルギーの処理方法、市場がどこに向かっているのかについて詳しく説明します。- 800V データセンター アーキテクチャは、70 年間大陸全体に大規模電力を伝送してきたのと同じ DC 原理を採用しているため、古典的な HVDC 伝送の背景もカバーしています。

COBTEL では、光通信とネットワーク ケーブル配線に 20 年以上を費やし、AI ファクトリーが稼働するトランシーバー、MPO パッチ コード、ラック インフラストラクチャを構築してきました。私たちが出荷するファイバーと銅線は、ラックが点灯しているかどうかにのみ関係するため、電力面を注意深く監視しています。

NVIDIA の 800V データセンター アーキテクチャについて説明する前に、HVDC 自体について簡単に説明します。 HVDC (高電圧直流) は、交流ではなく高電圧の一方向の直流として電力を伝送する方法です。-古典的には、長距離送電網の送電を意味します。変換局が一方の端で AC を DC に変換し、DC が架空線または海底ケーブルを通過し、別の変換局が遠端で AC に戻します。ウィキペディアのメモ現在のシステムは 100 kV ～ 800 kV で動作し、超高電圧リンクは ±1,100 kV に達します。--

DC は表皮効果や無効電力がないため、距離に勝ります。そのため、低損失で実電力のみを伝送します。National Grid の HVDC 技術情報AC ケーブルの損失は 100 キロメートルあたり約 0.7% であると推定されており、架空線では約 600 キロメートル、ケーブルでは約 50 キロメートルを超えると HVDC のコストが安くなるのはこのためです。コンバータの主なタイプは次の 2 つです。LCC（サイリスタ-ベース、大量長距離転送用）およびVSC（IGBT-ベース、洋上風力発電および弱い送電網向け）日立エナジーは HVDC Classic および HVDC Light として販売.

NVIDIA の 800V HVDC は、これと同じ DC 原理を採用し、大陸全体の数百キロボルトから、単一のデータ センター ホール、さらには単一のラック全体の 800 ボルトまでスケールダウンします。物理的性質は同じです。電圧が高いほど電流は低くなり、電流が低いほど熱と銅の量が減り、DC では AC を悩ませる無効電力と表皮効果が排除されます。このガイドの残りの部分では、800V アプリケーションについて詳しく説明します。

アーキテクチャの前に、このガイドの残りの部分は 800 V HVDC をラック スケールで動作させるための部品について簡単に復習します。

コンデンサ電荷を蓄え、電圧を安定させます。保護するデバイスと平行に配置され、波紋を滑らかにし、スパイクを吸収するため、レールがたるむことはありません。彼らの黄金律は、両端の電圧が瞬時に上昇することはありません。

インダクタ逆のことをしてください。これらは、負荷と直列に配置され、磁場にエネルギーを蓄積し、電流を安定させます。彼らの黄金律は、電流を瞬時にジャンプさせることができないということです。インダクタの回路が突然破壊されると、電流を流し続けるために巨大な電圧が発生し、これがアークの根本原因となります。

直流アークこれらの危険は、どの電圧においても HVDC エンジニアリングを困難にします。負荷がかかった状態で 2 つの接点を引き離すと、ギャップがイオン化して輝くプラズマ柱、アークが形成されます。 AC アークは、電流がサイクルごとに 2 回ゼロに達するため自己消火します。- DC 電流は決してゼロにならないため、DC アークは、一度開始されると、システム電圧がアークの維持電圧を上回る限り、自然に消えることはありません。これが、800 V HVDC が専用に設計された-に依存する理由です。直流サーキットブレーカーそしてヒューズ: ブレーカーはアーク環境を強制的に破壊し、トリップ後にリセットできますが、ヒューズは一度溶けて自らを犠牲にします。

DC PDU（配電ユニット）は、1 つの高電圧 DC 入力を受け取り、それを多数の保護された出力に分割するラックレベルの「電源タップ」です。{0}{1}VRM（電圧レギュレータ モジュール）は、12V または 48V バスを 0.5V ～ 1.3V に降圧するニアチップ回路で、GPU コアが実際に必要とする数百のアンペアを供給します。{6}{5}{6}

 

 

全体を通して見られるパターンは次のとおりです。コンデンサは電圧降下とフィルタノイズを防ぐために並列に接続され、ブレーカーはアークを停止するために接続され、ヒューズは過電流を停止するために接続されます。また、すべてのステージがデカップリングされているため、次のステージと競合することはありません。さらに詳しく読みたい場合は、800V DC/DC 電源アーキテクチャ ガイド-ラック レベルの変換段階を実際に実行します。-

新しい電源アーキテクチャの採用は、決して趣味で行うものではありません。{0}}古いものが壊れるから起こるのです。なぜ 800V HVDC が議論を引き継いだのかを理解するには、AI データセンター内で何が変わったのか、そして従来の「低電圧 AC 分散型」設計が最終的にどこで壁にぶつかったのかを確認する必要があります。-

電力密度が爆発的に向上しました。AI コンピューティングの過去 5 年間を一言で要約すると、それは密度です。コンピューティング密度、熱密度、そして最も見落とされている電力密度です。従来のラックは、平坦な負荷で 3 ～ 10 キロワットを駆動しました。現在、AI ラックは 50 ～ 300 キロワットで稼働しており、負荷は激しく変動し、メガワットに達します。これらの数字の裏では、世界のデータセンターの電力使用量は、2024 年の約 415 テラワット-時間から、2030 年までに推定 945 テラワット-時間に向かって急増しており、これは日本の年間消費量とほぼ同じです。IEAのエネルギーとAI報告書によると.

計算により電圧ジャンプが強制されます。電力は電圧と電流の積 (P=U × I) に等しくなります。より高い電圧で同じ電力を供給すると、電流は比例して低下します。抵抗による損失は電流の二乗と抵抗の積 (W=I²R) に等しいため、電流が半分になると熱損失が 4 分の 1 に削減されます。 48V から 800V に昇圧すると、電流は約 16 分の 1 に低下します。これは、抵抗損失が次のように約 278 倍に低下することを意味します。SemiAnalysis は 800VDC 業界分析で次のように述べています。。実際の効果: ライン損失は 48V ケースの約 1/256 に低下し、施設レベルの電力消費量は約 5% 低下します-.

-現実世界の例: 48V で 1 メガワットを供給すると、20,800 アンペアが得られます。一般的な銅の平方ミリメートルあたり 6 アンペアの場合、34 平方センチメートルの断面積、1 つのラック内に幅約 5 センチメートル、高さ 7 センチメートルのバスバー、重量約 200 キログラムが必要です。-デルタの800V PDB 設計用紙このようなラックを備えた 1 ギガワットのデータセンターでは、ラックのバスバーだけで 500,000 トンの銅が必要になります。 800Vでは、電流はわずか1,250アンペアであり、銅は劇的に収縮します。

荷物の揺れが激しくなった。トレーニングはクラスターを最大負荷に近い状態に保ち、安定しています。推論はそうではありません。 GPU はアイドル状態からフル負荷までミリ秒単位で脈動し、大規模な同期クラスタは瞬時にグリッド規模の電力を変動させることができます。{2}} NVIDIA、Microsoft、OpenAI による共同調査では、電力使用率がミリ秒単位で 30% から 100% に跳ね上がる可能性があり、これが「電力パルス」となり、グリッドとすべての上流の保護デバイスに負荷がかかることがわかりました。

現在、電気代が主な運営コストとなっています。業界では、PUE (電力使用効率: 施設の総電力を IT 機器の電力で割ったもの) で効率を測定しています。 PUE 1.0 は、あらゆるワットがコンピューティングに到達するという不可能な理想です。従来の空冷ホールは 1.4 ～ 1.6 で稼働します。-液冷目標1.15～1.3のAIホール。電力はすでに運営支出の 40% から 70% を占めており、大規模なトレーニング クラスターはその上位に位置しています。ハードウェアの減価償却は、一度限りの資本的打撃となります。-プロジェクトが損益分岐点になるかどうかは権力によって決まります。請求書の測定とトリミングの全体像については、ガイドを参照してください。データセンターの電力消費と冷却.

信頼性の指標は成層圏に達しました。従来のデータセンターは 99.9% ～ 99.99% の可用性を目標としており、年間 8.76 ～ 52.6 時間のダウンタイムが許容されます。 AI トレーニング クラスターでは、99.999% (「ファイブ ナイン」)、年間 5.26 分未満が要求されます。これは、数週間にわたるトレーニングの実行が停電によってクラッシュすると、莫大なコンピューティング能力が失われる可能性があるためです。-}当社の内訳データセンターを設計して構築する方法 これらのターゲットを達成するための構造的な側面について説明します。

以下は、現実の状況を並べて確認したものです。--

800V HVDC の利点は急速に高まります。

メガワットラックをサポートします。NVIDIA、Google、Meta は、将来の AI 工場の上限をラックあたり 1 メガワットに設定しています。 48V アーキテクチャではそれに到達できず、800V が唯一の標準化された経路です、NVIDIA と Open Compute Project によって共同定義されています。{0}

フルチェーンの効率は 88% から 98% に上昇します。-インフィニオンは、GaN中間バスコンバータが現在、変換ステージごとに最大 98% の効率.

空間が広がります。太いバスバーがラックから離れ、GPU と液体冷却のためのスペースが解放され、コンピューティング密度が 3 ～ 8 倍向上し、設置面積が約半分に削減されます。

銅は45%から75%下落します。極端な場合、80% 近くの節約は材料費の低下を意味し、単なる下落ではありません。

2 年以内に回収可能。ラックあたり 1 メガワットの場合、サイトでは年間数十万キロワット時間を節約でき、800V 機器の割増料金を 2 年以内にカバーできます。-

ネイティブにグリーン電力に適合し、上位互換性があります。{0}}800V DC バスはインバーターなしでバッテリーと太陽光発電に直接接続し、部屋を再構築することなく配電を 1000V または 1500V まで拡張できます。

結論は単刀直入に言えます。800V HVDC は選択肢ではなく、AI ラックの設置場所に適合する唯一の道です。

800V HVDC データセンターは、古い 5 段階の AC チェーンを集約して、2 つのコア変換を備えた主に - の DC パスに変換します。変圧器、整流器、インバータを介して電圧を繰り返し降圧するのではなく、中電圧 AC を 800V DC に一度変換し、その DC をホール内に輸送し、ラックとチップで降圧します。{4}}

なぜ 800V ではなくそれ以上なのでしょうか? 1000V を超えると実際の制限があります。その線を越えると、超高電圧 DC 領域に入ります。そこでは、絶縁、沿面距離、部分放電、安全規則がすべて 1 段階飛び上がり、各コンポーネントの電圧定格が急速に高価になります。動作電圧 800V では、対応する 1200V SiC デバイスには快適なディレーティング ヘッドルームがあり、1200V SiC は今日のサプライ チェーンで最も成熟しており、最も価値の高いグレードです。-

800V HVDC の賢さは簡単に言うと、配電電圧を上げ、それに比例して電流を下げ、熱をカットし、銅線を縮小し、エンドツーエンドの効率を高めることです。--。

古いチェーン (5 回の変換):110/35kV AC がグリッドから入力され、主変圧器によってそれが 10kV AC に降下され、2 番目の変圧器によってそれが 0.4kV (380V) AC に降下され、UPS がそれを DC に整流して 380V AC に逆変換し、最後にサーバー電源が CPU 用に 380V AC を 12V DC に変換します。各変換では合計 8% ～ 12% が消費され、低電圧 380V ラインは高温になり、負荷が急増すると電圧調整が遅れます。-

移行スキーム:10kV 開閉装置、回線周波数変圧器、800V SiC 集中整流器キャビネット、DC 静電伝達スイッチ。{1}}これは既存の 10kV インフラストラクチャを再利用するため、ほとんどのサイトで最初に構築されるブリッジです。

究極のスキーム (NVIDIA の最終状態):10kV 中電圧 AC はソリッド ステート トランス (SST) に入り、プラスとマイナスの 400V DC (合計 8​​00V) をホールの DC バスに直接出力し、次にサイドカー ラック電源ユニット、次にサーバーのオンボード電源、そして GPU コアに出力します。たった 2 つのコアの電力変換。商用周波数変圧器、UPS、多段式低電圧 AC 配電はありません。-としてインフィニオンの800V HVDCパートナーシップの発表これは、分散型電源から、シリコン、SiC、GaN に基づいて構築された集中型アーキテクチャへの移行です。

 

究極のアーキテクチャには 5 つの層があり、{0}DC 800 V 向けに汎用的に構築されており、従来の 48 V または 400 V AC 部品と混在するものはありません。{0}

レイヤ 1: 10kV AC ～ 800V DC。これはソリッドステートトランスフォーマーの仕事です。 SST は 10kV AC を受け取り、高周波絶縁変換を通じて、安定したプラスおよびマイナス 400V DC (両極間で 800V) を出力します。-古い変圧器と整流器の機能を 1 つのソリッドステート ボックスで実行し、有効電圧調整、高調波フィルタリング、無効電力補償が組み込まれています。-

レイヤ 2: 800V の主配電システム。SST が DC を出力すると、この層が SST をホール内で移動させて保護します。 SST は、SiC スイッチング スパイクを抑制する銀-メッキの低インダクタンス積層バスバーにバイポーラ DC (プラス 400V、マイナス 400V、800V の極間-}-}) を送信します。大型の 800 V フィルム コンデンサ（Cbus）がバスの両端に配置されており、高周波リップルを吸収し、GPU のピーク負荷の低下を緩衝し、ホールのバス電圧を安定に保ちます。{10}{11}}フィルタの後、800V ソリッドステート DC ブレーカー (QFdc) が、実際の DC アーク消弧機能を備え、短絡、漏れ、または電圧障害が発生した場合にミリ秒単位で SST を切断します。-。蓄電、太陽光発電、絶縁監視はすべてここで結びついています。800V バッテリ バンクはインバータなしでオフピーク充電し、ピーク時に放電します。太陽光 DC アレイはバスに直接電力を供給し、絶縁監視（IM）ユニットは両方のレールの接地を監視し、漏電時にブレーカーを落とします。{18}}次に、バスは DC PDU キャビネットに入り、1 つの 800 V 給電を多くの分岐出力 (ラックごとに 1 つ) に分割します。各分岐出力には、独自のヒューズまたはソリッドステート ブレーカー、独立した電圧と電流のサンプリング、ホットスワップ保護が備えられています。-マスター FPGA はバスをリアルタイムで監視し、負荷の変動に応じてファイバー経由で SST の出力をダイヤルし、分岐障害時に保護トリガーを引きます。

 

レイヤー 3: ラック サイドカー (800V ～ 48V)。Sidecar は、ラックにボルトで固定された外部電源キャビネットで、DC 800V を 48V に降圧します。 800V ケーブルはラックのメイン DC ブレーカーに当たり、ラックの障害を分離してアークを消滅させます。その後、フィルム コンデンサがケーブル ノイズをフィルタリングし、GPU のピーク時の衝撃を吸収します。フィルタリングされた 800V がサイドカーに入ります。サイドカーの心臓部は SiC- プラス- GaN LLC 共振コンバータです。制御チップはプライマリ SiC スイッチを高周波で駆動し、共振トランスは絶縁を提供して電圧を降圧し、セカンダリ GaN デバイスは出力を安定した 48V に同期整流します-。閉ループ制御は、GPU のアイドル状態からピークまでの変動を追跡し、48V をしっかりと保持します。- 48V 出力はラック バスバーに集まり、独自のヒューズを介して各 GPU トレイに電力を供給します。

レイヤ 4: サーバーのオンボード電源 (チップ電圧に対して 48V)。各トレイは分岐ヒューズとフィルターを介して 48V を受け取り、その後中間バス コンバーター (IBC) が絶縁と完全な保護を備えた 12V 中間バスに降圧します。 12V フィルター バンクが GPU ピーク ディップをバッファーし、複数の VRM 多相降圧コンバーターが 12V を GPU コア、CPU、メモリが実際に動作する 0.8V ～ 1.2V に降圧します。それぞれが独自の閉ループ上にあるため、1 つの VRM 障害でドロップされるチップは 1 つだけです。

 

プロのヒント: 4 層チェーン全体は 2 つのことを行うために存在します。1 つは実際の最高電圧で電力を供給して電流と熱を低く抑えること、もう 1 つは各段階を切り離して、どこにある障害でも可能な限り最小の境界で停止することです。各レイヤー内に存在するものをコンポーネント レベルで表示するには、-TI の 800V DC データセンター電源ガイド正確な部品のリスト: ソリッドステート リレー、800 V ホットスワップ コントローラ、高精度バッテリ モニタ、絶縁型ゲート ドライバ、絶縁型電流および電圧センサ。-

800 V HVDC システムの開閉部品は、ワイドバンドギャップ パワー半導体（SiC MOSFET および GaN HEMT）、-高電圧フィルム コンデンサ、ナノ結晶磁気コア、800 V ソリッドステート DC ブレーカー、-さらにその背後にある SiC ゲート ドライバ チップとセラミック基板です。{{0}{1}シリコン スイッチはこの密度では周波数と電圧に対応できないため、SiC と GaN は代替不可能です。これらの周囲には、液冷、バス電圧、絶縁、バッテリ充電を監視する BMS、ディーゼル発電機と 800V DC バッテリ バックアップ ユニット (BBU) からのバックアップといったサポート システムが配置されています。ソリッド ステート トランスフォーマーには最も困難なボトルネックが集中しているため、スタック全体の中で最も争点となっている部分です。

サプライチェーンは 3 つの層に分かれています。

1700V および 3300V の高電圧 SiC MOSFET モジュール-は SST の中核であり、ユニットの 35% ～ 40% のコストがかかります。 Wolfspeed、Infineon、ON Semiconductor、および Rohm がこの層を所有しており、NVIDIA の 800V SST にデフォルトで適合します。国内メーカーは 1200V SiC を大量に出荷できますが、1700V 部品は歩留まり、信頼性、パルス電流、24 時間年中無休の AI 負荷に対する部分放電の点で遅れをとっています。上流の 8 インチおよび 12 インチの SiC 結晶成長およびエピタキシー装置は、米国と日本の工具メーカーによってロックダウンされています。

光ファイバー-絶縁型 SiC ゲート ドライバーSiC スイッチは 1 ナノ秒あたり 50 ～ 100 ボルトで動作し、光絶縁だけが制御基板から遮断できる激しい EMI を発生させるため、これらのスイッチは必須です。 TI、ADI、ON Semi、Power Integrations がハイエンドを所有しています。

高品質の極薄ナノ結晶リボン (18 マイクロメートル未満) と方向性アニールされたコアSST の高周波トランスの唯一の材料であり、SST のサイズと効率を決定します。{0}日立金属と東芝は、中核となるレシピと連続鋳造装置を保有しています。-

大型の 800V および 1200V ドライ フィルム DC- リンク コンデンサESR が低く、100,000 時間持続し、高周波でも低損失を維持する必要があります。{0} NVIDIA の GB200 および 800V 認定に合格しているのは、パナソニック、TDK-EPCOS、中国の Faratronic だけであり、ハイエンド市場の約 70% を日本のメーカーが占めています。-

中程度の不足 (国内生産量は存在しますが、AI/SST グレードでは実際のパフォーマンスにギャップがあります):高電圧 GaN パワー IC (Navitas は NVIDIA の指定 GaNFast サプライヤーであり、コンピューティング電力市場のリーダーです)、10kV SST- グレードの FPGA 制御チップと電圧-バランス アルゴリズム IP、800V ソリッドステート - DC ブレーカー (Schneider、Eaton、Vertiv は成熟しています。国内メーカーはまだ稼働中です)。低電圧固体スイッチ-）、SiC モジュール窒化シリコン- AMB セラミック基板（アルミナは 1700V の高周波熱サイクルに耐えられないため、京セラとロジャースが優勢です）-。

軽度の追い上げ（国内での代替はほぼ完了、ハイエンドのギャップはわずかのみ）:-800V 集中型 HVDC 整流器キャビネット、800V 高電圧コネクタとケーブル、-液体冷却-プレート、1200V-以下-の SiC モジュール、標準ナノ結晶コア、および低電圧フィルム コンデンサとリレー。-

800V への 2 つのルートには、ボトルネックのプロファイルが大きく異なります。現在主流の移行スキーム（電源周波数変圧器と 800V 整流器キャビネット）は、主に 1200V SiC、ファイバー ドライバ、高電圧フィルム キャップでボトルネックになっており、残りはかなり局所的に解決されています。- NVIDIA が計画している 2027 メガワット-ラック標準である次世代 SST エンド-状態では、1700V SiC、ファイバー ドライバー、極薄ナノ結晶コア、大型高電圧フィルム キャップ、産業用 FPGA 制御チップ、窒化シリコン AMB 基板などの困難なボトルネックが一度に積み重なっています。-そのため、SST チェーンは 800V 業界でローカライズが最も難しい部分となっており、NVIDIA の標準が海外の部品に最も依存している部分となっています。

警告: -短期的なリスクは、1700V SiC デバイスとそれを製造するための結晶およびエピタキシー ツールの輸出規制であり、これにより大規模な SST および 800V の導入が直接抑制されることになります。-コストのリスクは、ハイエンドの輸入部品が依然として部品代の 40% を超えていることです。また、認証のリスクは、NVIDIA と Google の 800V エコシステムの承認に 1 ～ 2 年かかり、国内部品の検証が遅れていることです。

AI データセンターは非効率性よりも機能停止を恐れています。従来のホールでは、UPS とバックアップ バッテリーは 2 つの別個のキャビネットであり、引き継ぎに数百ミリ秒かかります。そのギャップ中にグリッド ブリップが発生すると、GPU クラスター全体が再起動され、トレーニング時間をゼロにすることができます。. 800V HVDC は、パスにインバータを使用せず、DC バス上にストレージを直接吊るすことで、そのギャップを解消します。

中心となるアイデアは、バスバー フィルム コンデンサ、スーパーコンデンサ、高電圧リチウム電池という、どんな停電にも中断することなく乗り切る 3 レベルの蓄電チェーンです。-グリッドが低下すると、SST のマスター FPGA が入力電圧の低下をマイクロ秒単位で検出し、グリッド-側の整流器をシャットダウンし、デッドインターバルなしですべてミリ秒単位でストレージ チェーンが引き継ぎます。

送電網障害のタイミングを段階的に示します。

障害検出 (0 ～ 数百マイクロ秒):SST のサンプリング ループが AC 入力の低下をキャッチし、FPGA が整流器側のスイッチングを即座に遮断するため、ラックが電力網からの電力供給を停止します。{0}} SST の内部双方向ステージは開いたままであるため、バス側のストレージが 800V レールを保持します。{2}}

バス コンデンサとスーパーコンデンサのインスタント ホールド (0 ～ 20 ミリ秒):Cbus フィルム コンデンサは最初に蓄えられたエネルギーを放出し、瞬間的なギャップをカバーします。その後、スーパーキャパシタ バンク (CBU) が 2 ミリ秒以内に放電して、GPU の衝撃負荷を吸収します。その仕事は高速で激しいパルスに対処し、リチウム電池を巨大な電流スパイクから保護することです。目標は、800V バスの電圧がサイドカーの最小入力を下回らないようにすることで、GPU にブリップが発生しないようにすることです。

高電圧バッテリーの持続供給（20 ミリ秒後）:BMS はバス電圧の偏差を認識し、バッテリー バンクが 800 V DC をバスに直接放電し始めます。短いバックアップ (60 ～ 120 秒) では、モデル パラメーターの保存と安全なシャットダウンがカバーされます。長時間のバックアップ (15 分以上) では、ディーゼル発電機が再起動するまでの待機がカバーされます。

エネルギー フロー モードには 2 つあります。-通常（グリッドアップ）：グリッドは SST に電力を供給し、SST は 800V バスに電力を供給し、バスは負荷に電力を供給し、余ったトリクルはストレージを充電します。-停電 (送電網ダウン):スーパーキャパシタとバッテリーは、経路にインバーターや整流器を使用せず、DC PDU とサイドカーを介して GPU に直接 800V バスに電力を供給するため、2 つの変換損失がなくなります。

SST の双方向ステージは縁の下の力持ちです。グリッド損失後、その整流器側はオフになりますが、絶縁された双方向段は制御されたチャネルとして開いたままになり、バスのエネルギーが負荷にのみ流れ、10kV 開閉装置へのバックフィードがブロックされ、閉ループがバスをプラスとマイナスの 400V 帯域に制御します。-保護ロジックは意図的です。系統低下の場合、システムはメイン ブレーカーをトリップさせるのではなく、ストレージ上でバスを稼働させ続けます。また、バス電圧がストレージ フロアを超えて低下し続ける場合にのみ、正常なシャットダウンを命令します。下流のショートはそのブランチのソリッドステート ブレーカーをトリップさせるだけで、ストレージがホールの残りの部分を稼働させ続けます。-

はい、800V DC バスでは AC よりも簡単です。ソーラー パネルとバッテリーはすでに DC であるため、DC- DC コンバーターを介して 800V バスに直接接続され、インバーターを完全にスキップします。これだけで効率が 3 ～ 5 ポイント増加します。風が整流されます。データセンターはグリッドの端で受動的負荷であることをやめ、「ソース-グリッド-ロード-」DC マイクログリッド ノードになります。日中は太陽光発電で駆動し、ストレージは夜勤を担当し、風力が隙間を埋め、グリッドがバックアップの役割を果たします。

従来の AC 方式は不格好でした。太陽光発電はインバータを経由して AC バスに接続され、次に UPS を経由してサーバーに接続され、ストレージには AC- を 2 往復する双方向 PCS が必要でした。 800V 全 DC 方式は、メイン 800V バス上で太陽光発電と蓄電を並列に配置し、SST の双方向電力と双方向 DC- コンバータを使用して、電源、送電網、負荷、蓄電を 1 つの DC{6}} 結合システムとして調整します。

ハードウェアは、SST 出力の直後、DC PDU の前の 2 番目のディストリビューション層に接続されます。

太陽光 (風力も同様に):太陽電池アレイの DC 出力は、最大{0}}電力-点-点追跡（MPPT）ブースト DC-DC コンバータを介して 800V バスに送られ、バスの 720V ～ 880V の動作帯域に一致します。また、独自の DC ブレーカー、サージ保護、単独運転防止も備えています。-インバーターを削除すると、システム効率が 3% ～ 5% 向上します。

ストレージ (リン酸鉄リチウムバンク):バッテリー電圧は固定の 800V ではないため、双方向の絶縁型 DC- DC コンバータが必要です。充電モードでは、800V バスがバッテリーに送られます。放電モードでは、バッテリーが 800V バスに送られます。コンバータはバッテリーを絶縁し、電流を制御し、セル列の数を制限し、電圧のバランスをとります。

スーパーキャパシタ:また、双方向 DC-DC を通じて、太陽光発電の低下や GPU の負荷ショックに対するミリ秒単位の平滑化を処理し、大きな電流パルスからリチウム電池を保護します。-

SST 双方向の役割:余剰太陽光は SST を通って逆流し、10kV AC に変換されて送電網に販売されます。オフピーク価格では、SST を介してグリッド電力が供給され、ストレージに充電されます。-これは、双方向のグリッドタイとピークバレーのアービトラージを 1 つのボックスにまとめたものです。{{4}

エネルギー管理システム (EMS) は 4 つのモードを実行します。日当たりの太陽光余剰(太陽光発電による GPU への供給、超過料金の保管、または送電網への販売)、日照時間が短い(太陽光発電による負荷、ストレージ、グリッドがギャップをカバーします)、夜(電力系統の電力供給を削減するための貯蔵放電、または停電時にバスを保持する)、およびオフピーク-(グリッドは SST を通じてストレージに充電します)。同じシームレスな停止ロジックが適用されます。10kV 損失の場合、SST がグリッド-側の整流器をブロックし、Cbus コンデンサが即座に安定し、スーパーコンデンサがバスを保持し、ストレージ DC-DC が放電を維持するため、GPU はそれを感じません。

安全性は 800V DC アークのリスクを考慮して構築されています。すべての太陽光発電と蓄電の分岐には独自の DC ブレーカーがあり、バス IM 絶縁モニターは 24 時間漏電を監視し、すべての双方向 DC-DC は過電圧、過電流、短絡、逆充電保護を行います。-、EMS は充電状態の制限を強制します。--このアーキテクチャは、国家の「東-データ-西-コンピューティング」および「グリーン パワー プラス コンピューティング」戦略に完全に適合しており、サイトに強力なカーボン アカウンティングの地位を与えています。-

-ラックあたり-メガワットの HVDC システムを 4 つの分離層で冷却します。SST の SiC モジュール上の液体冷却プレート、800 V 配電室の強制空気、サイドカー上の密度に応じた液体または空気、GPU および VRM トレイ上の直接液体冷却プレートまたは浸漬です。すべて 1 つの閉ループ熱コントローラの下で行われます。-基本原則は、各レイヤーの熱源を完全に分離し、電源冷却とコンピューティング冷却が互いに競合しないようにすることです。

レイヤー 1、SST (電源室):SiC パワー モジュール、ナノ結晶高周波トランス、フィルム コンデンサは、メガワット規模では空気では処理できない非常に高い熱流束を生成します。{0}この問題を解決するには、マイクロチャネル コールド プレート液体冷却を使用します。SiC ベースプレートは熱伝導性絶縁パッドを介してコールド プレートに接着され、脱イオン水とグリコールを流します。窒化アルミニウム-絶縁ベースプレートが高電圧を冷却配管から分離し、制御FPGAは隔離された空冷を受けます。

レイヤ 2、800V メイン配電 (DC PDU、ストレージ、バスバー):ここでの熱の大部分は、積層バスバー、ブレーカー、ヒューズ、バッテリー バンクからの I²R 損失です。高周波変換損失がほとんどないため、この層に水を必要とすることはほとんどありません。-高精度 CRAC ユニットは、バスバーとブレーカーの端子に空気を送り込んで、DC アークの発生の原因となる酸化ホットスポットを阻止します。また、高電圧バッテリー バンクには、温度を均一にするために独自の空気または液体キャビンが設けられています。-

レイヤ 3、ラック サイドカー (800V ～ 48V):SiC および GaN LLC 共振デバイスは熱です。高密度ルートでは、ラックの共通 CDU ループに接続されたサイドカー コールド プレート液体冷却が使用されます。静かで高密度で、ラックあたり 200 キロワットを超える優れた性能を発揮します。-中-低-密度ルートでは、大きなヒートシンクを備えた強制空気を使用します。安価ですが、騒音が大きく、キャップが低くなります。重要なトリックは、サイドカーをコンピューティング トレイから物理的に分離することです。これにより、GPU の熱排気が電源モジュールを焼き付けることがなくなります。

レイヤ 4、サーバー トレイ (IBC、VRM、GPU):最もホットなゾーン。 GPU コアには直接マイクロチャネル液体コールド プレートが搭載されています。- VRM と IBC は、GPU 液体ループを共有するヒートスプレッダーに結合するか、独自の小さなコールド プレートを取得します。-次世代の超-高密度では、-トレイ全体を誘電性フッ素化流体に浸すことが新たなオプションとなり、GPU、VRM、IBC を 1 つの等温槽に入れてホットスポットを除去します。

システム全体が 1 つの閉じた熱ループで動作します。センサーは SST、サイドカー、DC PDU、GPU ジャンクション、バッテリー温度を読み取り、段階的に動作します。緩やかな上昇により CDU ポンプとファンの速度が向上します。中レベルの警告では、SST とサイドカーの出力が制限され、GPU の電力が制限されます。極度の過熱により段階的なシャットダウンがトリガーされ、障害が発生したブランチが最初に切断されます。- HVDC には、古い 48V アーキテクチャに比べて冷却機能が組み込まれています。-高電圧バスが流す電流がはるかに少ないため、バスバーの銅損が急激に低下します。サイドカーはトレイの外側にあるため電力熱が GPU から隔離され、SiC スイッチはシリコンよりもスイッチング損失が低く、DC バス上のストレージにより UPS の変換熱がなくなります。

AI ラックが拡張すると、その内部の光学系も拡張され、AI データセンターにおける DAC と AOC の選択同じ密度と熱量の会話の一部になります。

HVDC はパワー エレクトロニクス分野で最も確実な成長戦略の 1 つであり、電気自動車と AI コンピューティングという一度に 2 兆ドル規模のトラックに乗ります。- 800V グレードは現在急速に普及しており、2027 年から大量導入が予想されており、SiC と GaN が成熟するにつれて 1000V と 1500V に向けて長期的に上昇する道が見られます。{4}}

市場のシグナルは大きい。 800V HVDC データセンター市場は 2025 年に約 30 億ドルで、年間 40% 以上のペースで成長しています。 NVIDIA は 800 V HVDC への完全切り替えを 2027 年に設定しており、Google、Meta、Oracle はこれを 100% 採用して新しい AI コンピューティング センターを構築しており、OCP はこれを次世代電力標準と名付けています。{9}}SemiAnalysis の 800VDC 業界分析-2026 年末から 2027 年初めに始まる 4 段階の展開を追跡しています。段階 1 と 2 では、ハイパースケーラーが主導するパワーラックを介して、ラックレベルで既存の AC 配電を 800 VDC に改修します。Meta はラックあたり 600 ～ 800 キロワットで動作し、Amazon はプラスとマイナス 400 V で 800 キロワットに達します。

半導体側の需要も同様に明らかです。Vicor が AI データセンター需要の記録を報告2026 年の収益は 6 億ドルを超え、25 億ドルの長期目標に向かって進んでいることを示しています。-インフィニオン、AI ラックには 10 年が終わるまでに 1 メガワット以上が必要になることを確認.

電気自動車のトラックは並行して走行し、同じコンポーネントを検証します。 2026 年の第 1 四半期には、中国における 800 V ピュア EV の普及率は 22% に達し、2024 年の 2 倍に達しました。-プレミアム ティア以上の装備はほぼ 100% に達します。 2028 年までに、新しいピュア EV の 60% 以上が 800V で動作すると予想されています。 800V 急速充電器の市場は 2026 年に 311 億元と予測されており、年間 42% 以上成長しており、新しい高速道路充電器の 90% が 800V 対応で、10 分で 250 ～ 400 キロメートルの走行距離を供給します。

ロードマップは 1 つの方向を示しています。電圧は 800V、1000V、1500V に上昇し、SiC は普遍化し、GaN は高周波スポットに普及し、アーキテクチャは自動車やデータセンターからストレージ、太陽光発電、鉄道、海洋にまで広がります。-コンピューティング ベースが成長するにつれて、それを供給する光ファブリックも成長します。そのためです。400G および 800G 光トランシーバーそして高速 DAC および AOC ケーブル-HVDC 電源の構築と同時に出荷されます。{0}}

障害となるものは現実的ですが具体的です。DC アーク安全性、まだ成熟中のソリッドステート変圧器、800V 定格保護部品、液冷絶縁、未完成の規格などです。{0}{0}{2}

直流アークの危険性。AC アークとは異なり、DC アークには消弧のためのゼロ交差がないため、すべてのブレーカーとコンタクタに専用の消弧設計が必要です。-そのため、機械式ヒューズではなくソリッドステート DC ブレーカーが 800 V で保護機能を果たします。-

人員の安全。800V DC 接点電圧は安全しきい値をはるかに超えているため、サイトでは 48V または 208V AC ホールよりも厳格な絶縁およびロックアウト/タグアウト (LOTO) 手順が必要です。従業員のトレーニングはタイムラインの実際の部分であり、NVIDIA 自身の発表では、安全性、標準、従業員の即応性が共同の課題として示されています。

ソリッドステートトランス。SST はスキーム全体の中核であり、技術的な障壁が高く、開発は困難であり、送電網上での長期間の実証と認証が必要です。{0}Eaton の 800VDC 導入に関するホワイトペーパー中電圧ソリッドステート変圧器とラックへの直接 DC 給電に関する実用的なロードマップをまとめています。これにより、SST がゲート アイテムであることがわかります。{0}{1}

保護装置。ホールには 800V-- 以上の定格の DC ブレーカー、ヒューズ、コンタクタが必要ですが、ハイエンドのソリッドステート バージョンは依然として Schneider、Eaton、Vertiv によって占められています。-

液体冷却断熱材。-DC800V を液冷ラックに導入すると、800V 付近での冷却剤の漏れは深刻なアークや腐食の危険性があるため、48V ラックでは心配することのなかった絶縁と漏れ検出の要件が追加されます。{{1}

標準。IEC、NEC、OCP はまだ仕様を更新中です。 OCP の Diablo 400 仕様と EMerge Alliance は 380V ～ 800V DC の標準化を推進しています。独立した 800V HVDC 研究ノートDelta、Eaton、Siemens などの初期の参加者が、SST をカバーするために従来の変圧器規格を拡張する IEEE C57.16 パスを追跡します。完全な世界的な安全認証とコンプライアンスにはまだ時間がかかります。

800V HVDC サプライ チェーンは、パワー半導体、電源 OEM、-データセンター側と大きく重なる EV- グレードのコンポーネント エコシステムにまたがっています。

パワー半導体。Wolfspeed は世界の SiC をリードし、800V インバータ コア デバイスを供給しています。インフィニオンは世界最大のパワー半導体メーカーであり、NVIDIA が SiC および GaN の 800V HVDC パートナーに指名した企業です。オン セミコンダクターとロームは、高電圧 SiC 分野を完成させます。- Texas Instruments は、アナログ絶縁ゲート ドライバ、センシング、ホットスワップ シリコンを供給しています。{6} Navitas は、NVIDIA の公式 GaNFast サプライヤーであり、GaN のコンピューティング電力市場のリーダーです。{9}

電源およびインフラストラクチャの OEM。-デルタは、大手電源 OEM であり、800V パートナーとして指名されています。{0} Vertiv、Schneider、Eaton は高電圧 DC ブレーカーの成熟した企業であり、Eaton はラックへの直接 MVSST ロードマップを公開しています。- Vicor はモジュール式因数分解電力変換をリードし、800V DC-DC ステージの中心となっています。 Siemens は初期の SST 参加者であり、ABB は長年にわたる HVDC グリッド プレーヤーです。-

中国の選手たち。SiC および基板: StarPower、Innoscience (GaN、NVIDIA アライアンス メンバー)、Sanan Optoelectronics、Tianyue Advanced。電力機器については、Zhongheng Electric、Kehua Data、Megmeet が国内 800V 整流器キャビネットをリードしています。ファラトロニックは、コンピューティング-グレードの高電圧-フィルム コンデンサで画期的な進歩を遂げました。液体冷却については、Envicool と Gaolan。高電圧コネクタ: AVIC Optoelectronics、Yonggui、Reach。-

EV 800V の名前 (重複するコンポーネント ベース)。BYD、Xpeng、Li Auto が中国の 800V プラットフォームをリードしています。 Lucid は最初の量産 900V 車を製造しました。ボルグワーナー、ボッシュ、コンチネンタルは、高電圧インバーターと熱管理を提供しています。{4} Tesla の 4680- プラス-高電圧-アーキテクチャは、北米のベンチマークです。 800V DC-DC および車載充電器では、Inovance と Xinrui が国内のリーダーです。

プロのヒント: 800V プロジェクトのサプライ チェーンをマッピングしている場合は、SST から始めて外側に向かって作業してください。SST は外国の支配と認証の遅れの両方が集中する場所だからです。サイドカーの下流にはすべて、より健全な国内代替プールがあります。

持ち帰るものは3つ。まず、HVDC は基本的に、大陸全体で 800 kV を意味するか、データ センター ホール全体で 800 ボルトを意味するかにかかわらず、高電圧で電力を直流として移動させることです。どちらの場合も、DC は有効電力のみを伝送し、無効損失や表皮効果がないため、AC よりも優れています。第二に、古典的な送電アプリケーションは、「HVDC とは何か」という確立された常緑の意味です。変換局、長距離送電線、海底ケーブル、系統相互接続などはすべて 70 年以上にわたって実証されています。第三に、新興の 800V データセンター アプリケーションは、このコンセプトが現在最も急速に進んでいる分野であり、2027 年までに 1 メガワットに達する AI ラックによって駆動されますが、物理的に 48 ボルトで給電することはできません。

COBTEL では、MPO パッチ コードや 400G/800G トランシーバーから、AI ホールをまとめるラック キャビネットやケーブル管理に至るまで、電力変換をその電力変換を実行するインフラストラクチャと組み合わせます。 AI データセンターの構築を計画している場合は、このページの下部にあるお問い合わせフォームにご記入ください。当社のチームが、お客様の電源アーキテクチャに適合するケーブル配線、光学系、ラック インフラストラクチャの仕様をお手伝いします。将来のコンピューティングは HVDC 上で実行され、そのデータを伝送するファイバーと銅線もそれに対応する必要があります。

 

NVIDIA 800V HVDC は、13.8 kV AC グリッド電力を 800 V DC に直接変換し、メガワット- クラスの AI ラックに分配する、AI データセンター用の NVIDIA の電源アーキテクチャです。 2025 年に発表され、2027 年に完全導入される予定で、古い 48V AC アーキテクチャと比較して、銅の使用量を約 45% 削減し、同じ導体を通じて最大 85% 多くの電力を伝送し、総所有コストを最大 30% 削減します。ソリッド ステート トランスと SiC および GaN パワー半導体を使用して、古い 5 段階の AC チェーンを 2 つのコア変換に集約します。-

48V で 1 メガワットのラックに給電すると、20,800 アンペアと約 200 キログラムの銅製バスバーが必要になりますが、これは物理的に組み立てることができません。 800Vでは、電流は約16分の1の1,250アンペアに低下し、熱損失は約278倍に減少します。 1000V を超えると超高電圧 DC ルールがトリガーされ、すべてのコンポーネントがはるかに高価になるため、800V は 1200V SiC デバイスが成熟していて手頃な価格のスイート スポットに位置します。

はい。 800 V HVDC は、別個の UPS キャビネットの代わりに、バスバー フィルム コンデンサ、スーパーコンデンサ バンク、高電圧リチウム バッテリの 3 つのレベルのチェーンとして DC バス上に直接ストレージを吊り下げます。-グリッドが低下すると、パスにインバータが存在しない状態でこのチェーンがミリ秒単位で引き継がれるため、変換ギャップや再起動は発生しません。

それは可能ですが、48V または 208V AC ホールよりも厳しい規律が必要です。 DC 800V の接触電圧は安全しきい値をはるかに上回るため、現場にはアークを消火できるソリッドステート DC ブレーカー（DC では自己消火しない）、強力な絶縁、液冷ラックの漏れ検出、および厳格なロックアウト / タグアウト手順が必要です。{{4}{6}{6}}従業員のトレーニングは、導入スケジュールの重要な部分です。

NVIDIA の Kyber ラックスケール システムに合わせて、2027 年から大量導入が予定されています。- SemiAnalysis は、Meta、Google、Amazon などのハイパースケーラーが主導する、2026 年末から 2027 年初頭に始まる 4 段階の展開を追跡しています。{3} 800V HVDC データセンター市場は 2025 年に約 30 億ドルで、IEC、NEC、OCP による完全な世界的な安全認証が依然として追いついていて、年間 40% 以上のペースで成長しています。