下一代AI超节点机柜放量在即，AI电源将发生哪些变化？

在从“向外扩”Scale out走向“向内聚”Scale up的AI超节点机柜趋势下，AIDC功率密度迎来非线性增长。随着下一代机柜英伟达Kyber/字节AI Rack 3.0功率突破500kW，在大电流下母线体积和散热瓶颈或推动800V直流方案从优选走向必选，国内外800V产业化也有望齐头并进。在高密度、低损耗、高可控地送电到芯片诉求提升下，我们认为或带来四大AI供配电趋势：

更高电压：AI机柜向更高功率密度迭代将撞上物理瓶颈，大电流导致的母线体积问题是首要解决的卡点，白区电源或率先迎来800V改造刚需（必选）、灰区电源从提效和优化空间角度有望跟上脚步（优选）。

多层备电：AI负载在毫秒、秒级和分钟级同时起伏，备电由单一UPS演变为MLCC、超级电容、BBU与BESS分层协同的功率缓冲体系。

模块集成：海外人力和配电设备供给正在成为新的AIDC落地瓶颈，当前机电模块化撬装可减少22%工期、节约63%人力成本；未来SST灰区集成化可较AC UPS减少~50%交付时间和~90%人工成本。

升级前置：下一代高功率密度机柜引入的直流供配电需求或意味着统设备将不再适用，AIDC需要提前锁定下一代架构，带来升级前置需求。

800VDC兑现节奏和市场空间如何？

我们认为白区电源将率先于26年迈入800VDC架构、27年开始放量，高功率密度机柜渗透率提升更快的海外或为HVDC主要市场；随着低压直流配电设备的成熟，灰区直流化有望在28年开始加速，国内技术和供应链更成熟、HVDC经验更丰富，有望跟上灰区800V化脚步。

我们预测2027/28年全球AIDC新增装机 改造量为61/85 GW，800V渗透率为40%/76%，带动800V HVDC（Side Car）装机37/85 GW、SST装机为2/20 GW（均考虑冗余）。2030年全球AIDC新增装机 改造量为116GW，800V渗透率为93%，拉动800V HVDC模块/SST装机为51/95 GW，对应2028-30年CAGR为11%/237%。

我们预计全球AI柜外电源和配电设备市场空间从2025年的542亿美元跃升至2030年的2567亿美元，对应CAGR为36%。其中SST弹性最大，于2030年成长为274亿美元市场，28-30年CAGR为192%。

我们与行业观点不同之处

市场认为下一代NVDA芯片潜在延期可能性或将扰动800VDC的导入和产业化。我们认为高功率密度超节点机柜是大势所趋，是否延期不影响前置需求，为了保留高功率机柜升级敞口，厂商有动力选择800V向下兼容来避免后续高昂的升级成本，较后续改造更具性价比。我们认为27~28年有望迎来AIDC装机高峰，26~27年产能和订单抢跑或是800V升级周期的发令枪。

四大趋势下，哪些投资方向更值得关注？

我们认为白区800VDC化是确定性趋势，能够提供HVDC/HV IBC的电源厂商有望受益。灰区集成化大势所趋，具备机电撬装模块能力，以及SST技术积累的公司有望受益。功率密度提升带来多尺度平抑波动需求。车规400V/800V与AIDC互通性较强，因此相关车规半导体和功率半导体公司也将受益。功率半导体是电源功率密度提升的技术底座。

风险提示：AIDC装机不及预期，SST落地不及预期，芯片迭代不及预期。

投资概要

写在最前面：英伟达描绘了什么样的AI供电架构蓝图？

800V从预期走向现实。8月12日，英伟达官方发布800V白皮书V2.0，推动AIDC 800VDC供电体系进入下一阶段：从去年10月份白皮书1.0定义为什么需要800VDC，转向如何推动800VDC走向大规模部署；电源架构端也从白皮书1.0的“四段式演进”（415VAC→侧挂电源柜→设施级整流→MV直转）迭代为“四条路径并行”（根据机柜密度和设施规模按需选择）。我们认为白皮书2.0主要带来两个重要边际变化：

1. 英伟达解答了行业和市场最关心的三大问题：落地路线时间表、标准化架构、认证体系。800V路线时间表的明确强化了800VDC价值链投资逻辑，标准化架构、认证体系是产业端落地实打实的卡点，产业信号也在加强。

2. 英伟达将800VDC导入节点前置至26H2，800VDC未来已来。白皮书2.0将Rubin划定为800VDC机柜导入的开端（26H2），落地时点早于市场预期。Rubin功率水平在当前AC UPS供电架构下仍然“够用”，因此市场此前预期英伟达链的800VDC导入节点在Rubin Ultra代际（27H2）。我们认为英伟达释放了明确的信号：800VDC是未来数据中心供配电架构的必选，芯片、机柜的迭代和放量节奏决定了升级的紧迫性，工程化落地和产业化对齐需要前置和提速，现在并不算早。

我们认为英伟达的路线图符合“第一性原理”，一方面根据轻重缓急以白区到灰区甚至绿区、以柜内电源、母线到柜外电源的电压升级顺序逐步解决功率密度物理瓶颈，一方面从存量到增量的落地顺序设计配电架构。我们将在正文详细解读设备端和架构端的变化。

标准化架构往往是新兴工程设计落地的卡点，英伟达在这个过程中起到的作用是在设备端明确定义、统一架构、加速落地，并且在运维端明确800VDC专属标准。

设备端 产业标准化和认证：白皮书2.0中，NVIDIA 强调与 CSP、OEM、UL Solutions、监管/AHJ 等合作，统一电力块容量、机柜接口、冗余方式、功率质量、动态响应、仿真验证和认证路径，重心是让供应链能按统一边界开发产品，而不是当前各家各做一套、非标产品占主导的情况。

运维端 直流配电安全和保护：由于直流没有交流的自然过零点，故障电流、拉弧、断路和接地保护都更复杂，也需要重新设计。白皮书在接地保护、分区保护、断路设备升级、接口保护等方向首次明确800VDC专属工程设计标准。

英伟达和CSP HVDC架构路线走向收敛，供应链也有望逐步走向标准化。2026年以来，英伟达、谷歌、微软通过OCP共同开发800VDC架构，已有80多家设备制造商和基础设施公司在生产符合规格的产品。我们认为虽然阶段性有CSP ±400VDC和英伟达 800VDC 电压等级方案上的“和而不同”，但是英伟达、谷歌、微软联合开发OCP架构或意味着最终将收敛至800VDC电压水平，供应链标准化水平将进一步提升。

下一代超节点机柜导入，AI电源或具备四大升级趋势

关键问题#1 为什么AIDC供电架构需要向800V演进？

大模型应用拉动计算集群从“向外扩”Scale out走向“向内聚”Scale up的超节点范式，拉动机柜功率密度非线性增长。芯片迭代和在机柜中堆更多芯片能够在token生产层面上帮助CSP降本，经济性导向下高功率机柜在CSP端是优选。

训练：过去的计算集群通过以太网连接大量标准化服务器来适配松耦合计算负载，而大模型的分布式训练具备高频次的 All-Reduce、All-to-All 等集合通信操作，应对之策是将整机柜的芯片打造成一台 “单机”，通过极致的垂直整合来突破带宽和时延瓶颈。

推理：在MoE大模型推理场景中，基于超节点部署大规模专家分布式并行的推理方案可以实现吞吐提升 2.4~2.8 倍，业务时延从30ms~50ms 降低到 15ms，进而摊薄降低推理成本，主流模型中相比单卡方案 30~50% 单位 token 成本降低。

AI机柜向更高功率密度迭代将撞上物理瓶颈，大电流导致的母线体积问题是第一个需要解决的卡点。以英伟达下一代Rubin Ultra配套的Kyber机架为例，其整机功耗约600 kW，在传统48VDC服务器母线电压下电流将达到1.25万A，是GB300 NVL72机柜的5倍，发热损耗将达到25倍；若通过增加铜缆直径来支撑大电流，那么母线直径将达到接近60毫米，机柜空间将构成瓶颈。因此，机柜内母线电压具备进一步提升的必要，柜外电源也亟需适配，进入机柜前的白区（数据中心机房内）电源或率先迎来800V改造刚需、灰区（数据中心机电设施侧）电源后续从优化角度有望跟上脚步。

关键问题#2 数据中心高功率密度趋势确定下，AIDC供电系统怎么变？

我们看到四个方向：电压平台上移、负载波动放大、供电产品模块化、基础设施升级前置。

#方向1 更高电压的底层逻辑是简单的物理公式：在同样功率下，提高电压可以降低电流，而线损和发热与电流平方相关。机柜功率提升后，继续用低压大电流方案，铜排、电缆、连接器和保护器件都会快速变重、变贵、变热。800VDC把白区供电从“堆铜、堆柜子”切换到“高压、低流、少转换”。800VDC相较传统380/480VAC在铜排占用、线缆热损耗和机房空间上均有明显优势，是高功率密度机柜继续上行的前提。

短期需要解决的是高功率机柜母线和柜内空间卡点，母线和白区电源提升电压是刚需：800VDC较传统48V母线可降低94%母线截面积（也等效于体积、铜耗），解决了高功率密度机柜空间占用和布线难题，同时也降低94%发热功耗损失。

中长期可以期待的是800VDC帮助灰区提效降本，灰区800VDC架构/SST方案是优选：800VDC相较传统交流方案可减少约50%的铜缆用量和占地、降低约32%的线路发热（对于2.5MW数据中心，我们测算380AC UPS每根线缆发热功率为5.2kW，总发热量为15.5kW，而800VDC每根5.3kW，合计10.5kW，可降低32%发热量），同时消除多级转换也可将设施层面功耗降低约5%（传统AC UPS损耗为6.4%=中压变压器 1.0%   UPS 3.0%   机柜 PSU 2.4%，而SST损耗仅为1.5%）。

800VDC方案“八仙过海”、定制化程度较高，但是万变不离其宗，我们总结为三大阶段：

1） 传统方案：机柜外采用交流供电，通过线缆接入机柜，最终在机柜内服务器电源PSU进行整流、以48VDC低压直流母线供电服务器内的计算单元。

2） 白区800VDC化：800VDC迭代的必要性在于解决高功率密度机柜中母线入柜的卡点，因此需要优先在白区提升电压等级。作为过渡阶段，以谷歌、Meta等CSP在保留灰区交流供电架构不变的同时，将原本处于机柜内的PSU外置到白区Side Car，并通过Side Car中的ACDC模块进行整流，输出800VDC（或±400VDC）通过母线入柜。本阶段开始灰区UPS出现变化，分为两种路径：集中式UPS上提至中压侧，通过电池方案（中压UPS）或者电容方案（超容柜 变流器，也称AC EDPP补偿器）备电；分布式下放至直流母线侧，往往搭配电池方案（BBU）和电容方案（超容模块）。

3） 灰区800VDC化：供电系统迭代方向无非是提升效率和空间利用率，那么走向设施级800VDC供电架构将是最终目的地，意味着从AC转向DC的整流环节将会前置到灰区。实现设施级800VDC供电最基础的方案是HVDC集中整流，也就是通过10kV变压器降压交流电后，直接通过集中式的HVDC模块整流为800VDC；进一步优化的方案是通过更高的集中度获取更短的供电链路，目前成熟的集成化方案是巴拿马电源，即整合了移相变压器、整流和配电盘的模块化电源方案；灰区供配电最终形态是SST，通过高频变压器和电力电子技术直接实现整流和降压，可实现中压接入、800VDC直流输出，供电链路最短、效率和集成度最高。

#方向2 更大波动来自AI负载本身，从微秒到毫秒、从秒到分钟级别的功率平滑成为必须。训练侧有All Reduce同步、checkpoint和任务启停，推理侧有请求潮汐、KV Cache读写和Agent多步调用，都会让GPU功率在毫秒、秒级和分钟级同时波动。

微秒级的芯片和板级瞬态噪声由MLCC吸收，提供去耦、滤波和稳压功能；

毫秒级尖峰由超级电容承担，重点是靠近芯片和母线，快速吸收电流冲击；超级电容偏向短时高倍率放电，平滑GPU峰值功率；

秒级到分钟级ride-through由BBU和UPS承担，是备用电源接入前的“救火队员”；

分钟级以上波动由BESS和柴发承担，其中BESS具备多重功能，提供并网、削峰和备用容量。数据中心通过BESS参与需求响应、削峰填谷和离网/微网供电，可以缩短Time-to-Power，也能降低对柴油机和传统UPS的依赖。数据中心配电系统越往800VDC和SST演进，BESS越具备从外部备用电源变成可调度的直流侧资产的趋势。

不同于被动电容元件，灰区BESS和白区BBU需要具备主动双向控制需求，带动PCS需求斜率超过电芯，电力电子会成为价值量跃升点。除了更高的装机配比，充放电工况的高度不对称对软硬件设计提出挑战，且随着单模块功率增加，电池容量要变大，留给DC-DC 转换器的空间反而更紧，对高功率密度、高效率的DC-DC转换器提出需求。

#方向3 产品模块化可以大幅降低数据中心的建设时间和人力要求，成为必然发展趋势。

标准化：AIDC供电设备由定制化走向标准模块大势所趋。统一机架尺寸、电气接口、通信协议和冗余要求，使得AI电源设备可以跨供应商兼容、快速更换和按需扩容，降低设计、验证及运维成本。

撬装需求：电源建设从现场施工转向工厂预制。类似发电侧的内燃机、航改燃机、Bloom Energy燃料电池和BESS等设备以预制撬装站交付，AI电源模块可在工厂完成集成和测试，到场后快速接入，减少土建、布线和现场调试工作。通过集成电源模块，根据SemiAnalysis，模块化施工可以较22个月的现场施工缩短8个月工期，减少36%的建设周期，并将每W资本支出降低8%。电力部分采取模块化撬装是加速进度效应最显著的一环，其占总建造量的26%左右，相比于现场建造所需的16.7个月，电力模块化可以提速22%缩短至13个月。同时，北美数据中心安装工人也较为紧缺，传统现场建设需要12,000现场工时/MW，其中最稀缺的持证电工需要1,800现场工时/MW，而机电撬装方案只需要4,500现场工时/MW，可节约63%的人力成本。

功能整合：SST将数据中心灰区配电系统的变压、整流、隔离、稳压、保护及储能接口集成在标准化单元内，减少设备数量与接口复杂度，并支持并联扩容和故障模块快速替换，契合AI数据中心快速建设、灵活扩容和高可用需求。此外，SST通过整合降压和整流环节，缩短配电线路长度，并减少功率变换次数，将系统电能损耗控制在1.5%，较传统交流UPS方案具备4.9pct优势。SST通过整合功能可以进一步加速建设速度，根据Heron Power，传统中压变压器、低压开关柜、UPS、STS、PDU串联方案需要至少46周交付周期，而SST集成方案（固态变压器和BBU、超级电容组成的电池柜）仅需要24周，可加速约50%的建设周期，并减少90%人工成本。

#方向4 升级需求前置有望提前兑现HVDC和SST产业趋势。

一方面，AIDC建设不等人，当前AI电源从订单到落地需要约一年的交期，叠加AI电源并非标品，各大CSP定制化诉求也将拉长交付周期，需要留足提前量。另一方面，为了保留高功率机柜升级敞口，即便传统低压方案的功率密度瓶颈尚未触达，厂商也有动力选择800V向下兼容来避免后续高昂的升级成本和过短的折旧年限。电力基础设施寿命远长于GPU迭代周期，GPU约3-5年迭代，而数据中心基建系统通常按10-20年规划，电源折旧是对齐GPU还是对齐数据中心基建设施将对IRR产生明显影响；一旦新建园区仍按低功率、低压AC架构建设，后续因芯片迭代引入的改造成本和停机代价会很高。

我们强调27~28年有望迎来AIDC历史级装机增量，同期Rubin Ultra和国内超节点机柜的放量是800VDC从优选变为必选的发令枪，考虑到需求前置的存在，我们有望在26~27年观测到产能和订单抢跑，标志着800VDC升级周期的启动。

关键问题#3 国内数据中心是否具备800VDC需求？

具备。字节跳动发布AI Rack 3.0，明确将采用800V HVDC供电架构，有望成为国内800VDC推广的领军企业。字节跳动是目前国内单机柜功耗迭代演进最为积极的CSP，此前开发的AI Rack 2.0已经进入量产阶段，每机柜支持240kW供电；在XPU的封装尺寸、互连带宽、芯片和系统功耗将继续大幅度的增长的趋势下，字节跳动进一步推动下一代兆瓦级算力系统AI Rack 3.0的设计研发。2026年7月9日OCP开放计算中国峰会上，字节跳动正式发布新一代兆瓦级算力系统AI Rack 3.0，单机柜功率提升至500kW，并将采用800V HVDC电源系统来减少电源对IT Rack的空间占用。

字节跳动AI Rack 3.0填补了国内500kW级别机柜规划的空白，也打消了行业对于国内是否会落后海外一个技术周期的担忧，为国内800VDC需求起量注入信心。当前800VDC产业化有供需时空分离的情况，国内具备800V研发能力和产品的企业只能依赖海外客户，国内因为芯片代际差暂无800V规模化需求。字节跳动领头布局800VDC，补齐了国内800VDC产业链需求侧形成闭环，为国内厂商创造了市场，形成国内外需求双轮驱动；另一方面，作为具备大规模算力集群的头部CSP，字节跳动的试点也有望推动整个行业的可靠性验证落地，同时也为未来国内数据中心供配电架构指明方向。

关键问题#4推理数据中心是否具备800VDC需求？

具备。Kimi K3证明在推理数据中心部署超节点机柜是国内向海外能力靠拢过程中不可或缺的一环，走超节点路线就意味着800VDC是必经之路。

Kimi K3智能能力升级推动价格中枢上移，逐步接近海外高端模型。7月16日，Kimi更新K3模型，实现2.8万亿参数、100万Token上下文和原生视觉能力，进一步切入长时程编程、知识工作与复杂推理场景。根据计算机组7月18日报告《Kimi K3：能力跨越带来模型价值重估》，K3智能的提高直接带来了token定价的提高，进一步强化了国产模型的商业化能力，横向比较看，K3价格高于GLM、MiniMax等多数国产模型，国产模型价格中枢正在随智能能力提升逐步向海外水平靠拢。

Kimi K3为国产模型追赶海外前沿模型打样，推动国内推理基础设施的竞争指标正在从单卡算力扩展至超节点内部互联，打破了市场对于推理不需要高功率密度数据中心的刻板印象，为推理侧数据中心打开800V电源需求空间。

K3模型能力提升在于模型规模与稀疏架构同步升级，高稀疏MoE对算力集群利用率要求提升，引入超节点机柜需求。MoE 能够控制单次推理有效计算量，但专家数量提升后，负载均衡、跨设备通信和调度效率对集群利用率的影响将进一步扩大。

Kimi K3建议采用64张以上加速卡组成的超节点部署，意味着推理场景数据中心或将在走向高功率密度的路上与训练数据中心并驾齐驱，对800VDC的需求也将起量。

800VDC导入催生万亿AI电源市场

AIDC装机需求如何演进？我们预测全球AIDC年新增装机从2025年的22GW增长至2030年的105GW，对应2026~30年CAGR为37%。拆分来看：

海外方面，AIDC装机的主心骨仍然在头部CSP最为集中的美国，我们预计海外年新增AIDC装机将从2025年的13GW增加至2030年的85GW，对应2026~30年CAGR为46%，其中美国年新增AIDC装机将从2025年的9GW增加至2030年的55GW，对应2026~30年CAGR为44%。市场对于AI芯片出货量和数据中心装机量之间的预测往往存在剪刀差，我们认为系美国新建数据中心基建有融资和电力瓶颈，尤其是美国并网容量仍然紧缺，BTM难以完全兜底需求，那么只能汰换落后芯片，将电力资源让给高效AI芯片。我们预计美国从2026年起开始出现批量数据中心服务器的汰换，考虑5年AI芯片迭代周期以及比特币矿场转AIDC的空间，我们判断替换需求将从2026年2GW增加到2030年的15GW，构成了芯片出货和AIDC装机之间的缓冲量。另一方面，随着老旧芯片汰换，部分供电架构也需要进行800VDC改造，我们判断改造需求将从2029年出现，2029/30年分别为8.5/10.6GW。

国内方面，虽然先进封装产能端仍存在瓶颈，但是政策端驱动较为强劲，根据国家能源局预计，“十五五”期间全国算力用电量年均新增达1000亿千瓦时以上，到2030年达到8000亿千瓦时水平，我们测算若达成目标需要拉动“十五五”期间年增数据中心装机15~30GW/年，结合中芯国际等先进封装产能，我们判断其中AIDC年增装机有望贡献9~20GW/年的装机，对应2026~30年的年新增装机量CAGR为18%。

800VDC上量节奏如何？

海外方面，基于英伟达Rubin/Rubin Ultra和各家主流CSP下一代AI芯片出货节奏，我们认为2027年将有45%的新增/改造AIDC装机需要配备800VDC，对应装机22GW，并随芯片持续迭代逐步提升至28年的85%，对应AIDC装机61GW，最终在29年渗透率达到100%，逐步迈入百GW规模；

国内方面，我们保守预计国内800VDC 30年渗透率达到70%，对应AIDC装机约14GW。

800V SST在800VDC架构中渗透率上升节奏如何？

海外方面，我们预测SST有望在28年实现产业化并达到12GW级别需求（数据中心装机口径，考虑冗余则为15GW），对应17%渗透率，并最终在2030年迎来66GW级别需求空间（考虑冗余则为79GW），对应68%渗透率。

国内方面，我们认为800VDC放量节点与SST商业化节点相匹配，因此大概率跳过Side Car方案直接拥抱SST，预计2030年需求量达到14GW（考虑冗余为17GW）。

AI供配电系统单位价值量如何演变？

海外800VDC切换并非一蹴而就，白区、灰区柜外电源设备价值量先后洗牌，向800VDC演进进程中仍是降本的趋势。交流UPS切向800VDC Side Car将率先迎来白区柜外电源价值量的提升，而从Side Car走向SST方案后，灰区价值量将向SST集中。

国内方面，巴拿马电源（模块化HVDC）经济性已经充分体现，带动其在CSP中成为主导方案，SST仍待商业化落地降本。得益于电源/电网设备的制造基础以及原材料价格优势，即便国内AIDC冗余度要求高于海外，但是对应AI电源单瓦价值量仍然仅为海外的30~40%。巴拿马电源凭借集成模块化，可相对于传统AC UPS降本~30%，目前在CSP中渗透率逐步走高；SST 800VDC直流方案后续也有望受益SST的规模化降本。

AI电源设备何以形成万亿人民币级别市场？

落在价值量（TAM）上，我们预计AI柜外电源及配电设备（从绿区到白区柜外电源及配电设施，以及从BESS到超级电容的多尺度备电设备）市场空间从2025年的542亿美元跃升至2030年的2567亿美元，对应26~30年CAGR为36%。

地区上，海外是主要增长动能，TAM从2025年的430亿美元跃升至2030年的2387亿美元，对应26~30年CAGR为41%；

设备端，SST市场规模弹性最大，从2026年0.7亿美元增长至2030年274.4亿美元，对应27~30年CAGR为351%（2028~30年CAGR为188%）。

投资机会：四大趋势下的四条主线

主线 a：白区电源改造是800VDC的必经之路，受益新需求导入带来的增长空间

AI机柜向更高功率密度迭代将撞上物理瓶颈，大电流导致的母线体积问题是首要解决的卡点，那么直接与母线相接的白区电源或率先迎来800V改造刚需。虽然随着机柜内母线电压从48V切向800V，机柜外的HVDC模块、机柜内的HV IBC（输入端800VDC的高电压中间母线变换器）或将一定程度上替代传统的UPS和PSU的功能，但是我们强调其技术存在一定共通性，比如HVDC与UPS和PSU的双极变换结构、PSU和HV IBC的DCDC等，因此卡位居前的服务器电源PSU龙头和UPS龙头均有望受益。HVDC技术也与车规充电模块技术同源，具备车规大功率直流充电技术的厂商也有望跨界切入。

主线 b：SST具备电网和PCS技术底色，电力电子×电网龙头有望快速切入

灰区直流化和集成化是大势所趋，是在经济性和效率上的更优选，SST更适配模块化机电撬装趋势，且有望分流缓解海外工频变压器的供应压力。我们看好具备机电撬装模块能力，以及具备向SST迁移的直流配电网、继电保护、PCS等技术积累的公司有望受益。

主线 c：储能 电容需求是 AIDC 的必然，多时间尺度配储均有增量

AIDC储能应用场景按时间尺度分层，不同环节均有增量需求，覆盖环节越多的储能龙头有望获得更大的业绩增量弹性。

主线 d：功率半导体是AI电源功率密度提升的技术底座，同源800V车规有望快速切入

第三代半导体高频属性助力AI电源小型化。相比传统的Si材料功率半导体，SiC和GaN材料都具备更大的禁带宽度和临界场强，使得器件具备高耐压、低导通电阻等优势，同时实现高开关频率来最小化物理尺寸。SiC更适合高压、大功率与热管理，主要在中压侧（绿区和灰区）应用，而GaN更适合高频、小型化与高功率密度，有望率先在功率密度要求更高、电压相对更低的白区放量。

我们测算功率半导体在AI电源侧TAM从25年6.4亿美元增长至2030年48.5亿美元，对应2026~30年CAGR为47%，其中单GW价值量从25年2897万美元增长至2030年4190万美元，对应2026~30年CAGR为8%。结构上，虽然SiC凭借耐压能力已经初步确立为SST的功率半导体主流，但800VDC趋势导致使用SiC的PSU的需求减少，因此SiC在SST、二代PSU需求的带动下先增后减，最终26~30年CAGR为27%；GaN是目前HV IBC的主流，也在HVDC模块中搭配SiC使用，因此在800VDC趋势下HVDC和HV IBC需求走高下，GaN的TAM在26~30年CAGR达到66%。

车规400V/800V与AIDC互通性较强，车载电源向SiC、GaN的迭代基本完成，目前新能源汽车主流平台是400V，大部分车企已经布局800V快充平台。落在产品端，OBC车载充电机（将交流电转换至400V/800VDC）与800V HVDC模块同源，DC/DC变换器（400/800VDC降压至12VDC）也可向HV IBC迁移，因此具备相关knowhow的公司也将受益。

我们与行业观点不同之处

市场认为Rubin系列潜在延期或将扰动800VDC的导入和产业化。我们认为高功率密度超节点机柜是大势所趋，是否延期不影响前置需求，甚至800V或反过来成为卡点。一方面AIDC建设不等人，电源从订单到落地约一年的交期需要打好提前量，定制化诉求也将拉长周期。另一方面，为了保留高功率机柜升级敞口，即便传统低压方案的功率密度瓶颈尚未触达，厂商也有动力选择800V向下兼容来避免后续高昂的升级成本，从折旧角度考虑也较后续更换供电系统、土建改造更具性价比。我们预计2027~28年有望迎来AIDC历史级装机增量，而26年产能和订单抢跑或标志着800V升级周期的启动。

第一性原理：高功率密度趋势下800VDC从优选走向必选

功率=电流×电压：提高电压是对数据中心功率密度提升的有效解法

AI机柜功率提升后，数据中心供配电系统会发生什么？

1） 体积：电源系统需要为NVLink域腾出宝贵空间，体积重要性提升。根据Microsoft OCP演讲，对于一个500kW的AI机柜（也就是Rubin Ultra级别），铜电缆直径达到了56mm，对于数据中心安装复杂性和布线空间方面都是沉重的负担。

2） 发热：高功率密度下散热成为挑战。对于500kW机柜，48V电压输送意味着近万A的电流，而根据发热损耗W=I2R，电流增加对于冷却需求是二阶导。

3） 线缆：铜缆的用量同步提升增加成本并挤占空间，需要优化单位电缆面积下的功率传输能力。对于1MW机柜，在48VDC下需要200kg铜母线，在成本、重量等具备压力。

根据欧姆定律和焦耳定律，解法其实非常直观：在同一功率下，提升电压等级将降低电流，进而降低铜缆中的能量损耗（解决效率问题），同一额定电流的线缆用量也会降低（解决体积占地和成本问题）。

第一步，800VDC先解决白区母线卡点，成为高功率密度数据中心的必选。

铜缆体积：对于500kW机柜，400V/800V电压可以把万安电流压降至1250/625A，在同一电流密度下单母线直径从54mm降低至20/14mm，较48V分别降低64%/75%，截面积（也等效于体积、铜耗）较48V分别降低87%/94%。

发热损耗：对于500kW机柜，我们测算48V因发热导致的功率损耗率达0.687%，而400V和800V可分别减少89%/94%放热至0.078%/0.040%耗损率，既节约了电，也降低了散热需求。

第二步，800VDC再帮助灰区输电降本增效，提升传输效率、减少线缆用量。

对于灰区电缆，我们认为800V直流供配电系统较传统UPS（以415VAC为例）优势有：

#1更高电压使得传输同等功率需要的铜缆用量降低，铜耗量和线缆占地体积各可减少50%：根据英伟达《800VDC Architecture for Al lnfrastructure》，相比415VAC的传输电压，800VDC可以将电缆单位截面功率增加157%，若进一步提升至1500VDC可增加382%；我们基于2.5MW系统进行测算，根据欧姆定律估算800VDC传输对应3125A的电流，需要100*16mm2铜排正负各一根 接地电缆共三根；假设UPS系统使用380VAC传输电压，则对应每相电流3798A，每根线缆为120*10mm2铜排双拼，三相四线（考虑接地保护）共4组。我们假设线缆长度相等，以线缆截面进行比较可省50%铜耗量，也可节省50%的线缆占地空间（800VDC 100*16*3 =4,800mm2 vs 380VAC 120*10*2*4=9,600mm2 ）。

#2 更低的传输电流降低线路发热损耗32%，减少冷却需求且进一步提升效率：根据焦耳定律，从功率角度，发热损耗W=I2R 与电流平方成正比。对于2.5MW数据中心，我们测算380AC UPS每根线缆发热功率为5.2kW，总发热量为15.5kW，而800VDC每根5.3kW（虽然电流低，但是直径更细电阻更高），合计10.5kW，可降低32%发热量。

高压直流将从白区走向灰区/绿区，最终形成“Grid to Core”

白区800VDC化：白区率先迎来直流改造重构，“做加法”解决物理瓶颈

为解决白区电压上调后的空间不足问题，Side Car（边柜）的白区直流改造模式目前被视为一条可行路径。该方案指在机柜旁侧部署独立供电柜，用以集中放置PSU、BBU等装置。其核心思想是将原本安装在服务器机柜内部的电源模块剥离，通过短距离高压直流母线（如±400V / 800V DC）向计算机柜供电，这种重构除了解决机柜母线卡点外，兼顾释放机柜U位与散热空间，便于模块化扩容与集中维护。

白区改造并非一蹴而就，功率密度问题有轻重缓急，PSU、BBU和超级电容移出机柜独立成柜是第一步，入柜线缆升压至800V是第二步，机柜母线从48V升至800V是第三步。

Side Car概念起始于ORv3 HPR V3，即对白区电源进行重构，将PSU、BBU和超容移出机柜放置侧置电源机架中，电压变换仍然保持480VAC/48VDC。我们参考光宝科的18.3kW PSU集成为110kW PowerShelf需要占据3RU高度，若支持Rubin NVL72机柜的功率，假设四取三冗余，需要占据12RU空间；再叠加9个交换盘、18个计算托盘，已经达到39RU，留给PDU、BBU、超级电容的空间已经非常有限，柜内瓶颈初现；若再往下一代Rubin Ultra迭代，单机柜功率超600kW，PSU功率不变情况下占用空间至少翻3倍，意味着标准机架基本上已经塞满，连计算托盘的空间都难以保障了。在这种情况下，把PSU移出独立成柜相比继续提升PSU功率密度或是更优解。但是ORv3 HPR V3 母线电压仍为48V，大电流瓶颈仍未解决。

Orv3 HPR V4在Side Car基础上引入HVDC，将48VDC输出进一步提升至800VDC解决入柜问题。但是这一阶段柜内800VDC母线尚未成熟，先采用800VDC离散电源线缆替代48VDC母线入柜，再集中于机柜中800VDC/48VDC PowerShelf进行降压，最后以48VDC母线向计算托盘供电。虽然线缆入柜卡点解决了，但是长期以来机柜功率仍会继续提升，柜内母线仍需进一步向更高电压升级。

800VDC（±400VDC）母线成熟后将走向标准HVDC Side Car架构，边柜输出电压和服务器母线电压对齐，解决母线在柜内的空间和散热问题，同时优化白区空间。另一方面，白区空间排布也进一步改善，该架构通过800VDC母线实现了机柜集群行间的集中整流，摆脱了离散电源线缆对排布的限制，进一步释放出白区空间，更适配中高密度AI算力集群规模化部署。

白区改造解决了“先用起来”的母线卡点问题，但效率和供电链路长度仍有优化空间。Sidecar 可以把 48V母线电压提升至±400VDC或800VDC接入机柜，短期解决高功率机柜的母线瓶颈，也能把整流、保护、母线和部分备电从 IT rack 里挪出来优化柜内空间。但CSP的实际应用中，灰区仍然依赖UPS AC 配电，是在旧的灰区交流配电架构上外挂一个 800VDC 转换层，更接近于白区改造的过渡方案。

800VDC全直流：直流扩散至灰区，“做减法”优化效率、空间和成本

NVIDIA提出800V HVDC方案，尝试通过灰区全直流来为设备端“做减法”。英伟达所推动的全800VDC方案旨在数据中心灰区或设施外环节将交流电集中整流为800V直流，并通过直流母线直接输送至AI机柜为AI芯片供电，实现一步到位式的交直流转换。

一方面，灰区全直流可实现设施级集中配电，将功率转换和分配进一步集中到大型直流功率模块中，即通过多个SST/整流模块集中向白区供电，一方面压缩了灰区面积，适配追求功率密度的吉瓦级超大型AI工厂，另一方面提高了部署可扩展性、模块化、运营简便性。

另一方面，800V HVDC全链路高压直流化，精简转换次数提高转化效率。Side Car方案下，电力仍需经历AC-DC的多次转换。而800V HVDC则可以通过SST及集中整流，直接形成800V高压直流母线，完成数据中心内部配电，大幅减少传统转换环节。从损耗结构看，对应口径下Side Car方案单环节损耗在5%以上，而800V HVDC架构下，经整合的单环节损耗可降至约2%–3%水平，整体损耗下降显著。

灰区配电走向直流化，SST成为AIDC电力大脑

固态变压器SST：性能、功能、智能三重领先的“能量路由器”

为何SST？致密化、智能化、模块化的下一代配电系统

向SST迭代的必要性来自三件事同时发生：

1. 机柜功率持续上升，供电电压仍将演进，SST存在升级敞口：机柜功率提升趋势持续，考虑到1MW负载在800V下电流仍达1,250A，未来母线电压可能继续向1000V、甚至1500V升级。一方面SST方案脱胎于牵引、车规充电桩、电网场景，对于800~1500VDC输出侧电压应用更加成熟，切换也具备技术和验证积累；另一方面SST方案的灰区设备更精简，未来母线电压升级时仅需沿母线调整SST低压输出侧、储能和白区DCDC模块，而非重建整条灰区供电链。

2. AI算力瓶颈从“芯片够不够用”切换为“能不能装下”，每个pct的效率、每个平方米的白区面积都“锱铢必较”：一方面，美国并网容量紧缺是AIDC落地的主要障碍之一，SST通过集成功能消除多级转换，设施转换效率可提高5pct，对于1GW级数据中心可额外挤出50MW数据中心装机，等效于中性AIDC；另一方面，推理数据中心需靠近城市来降低延迟，但这也引入数据中心基建空间瓶颈，SST通过缩小自身体积、在功能上集成对标变压器、UPS、HVDC和配电柜等环节以压缩面积，为AI机柜释放白区空间。

3. AI负荷从“稳定耗电”变成“高频脉冲”，储能与自备电源从备用走向供电，传统单向HVDC难以管理多端潮流，SST“能量路由器”价值深化：SST可通过电力电子控制解决动态稳定问题，双向多端口能力也可把电网、高压直流母线和储能/自备电源连接成一个可调度系统。

#1 致密化：高频变压器为影响SST效率、体积的关键部件之一。区别于传统低频的工频变压器，固态变压器中引入高频变压器。传统的工频变压器频率一般为50/60Hz，受限于低频特性，其能量传输主要依靠较大体积的铁芯与绕组线圈来实现磁耦合与能量传递，不仅导致整体设备笨重且占用空间大，还限制了系统集成度与响应速度。而SST中采用的高频变压器则将工作频率跃升至kHz及以上，通过大幅提升工作频率，利用高频条件下电磁场变化速率加快的特性，使得单位体积的线圈可以在相同时间内产生更大的磁通量变化与能量传递效率（高频变压器的体积和重量较传统变压器减少60%-90%）。

#2 智能化： SST 具备“电力电子路由器”属性，让供电系统变聪明。传统供电系统像一条单向水管，电从电网流向负载；SST 更像一个可编程的能源交换节点，可以同时连接电网、800VDC 母线、BBU、BESS、超级电容、自备电源或其他直流源，并根据负载状态实时决定电往哪里走、走多少、以什么电压和质量输出。这个能力在 AI 数据中心中非常关键，因为 GPU 集群不是平滑用电，而是会随着训练同步、通信等待、推理请求波动出现快速功率上冲和回落。SST 可以把短时波动交给超级电容或 BBU，把分钟级或小时级调节交给 BESS，把稳定部分交给电网，从而减少上游电网和 UPS 被瞬时冲击放大的压力。

#3 集成化：一台SST可集成中压变压器、UPS、低压开关柜和 PDU 四类设备，解决多环节设备串联导致的长交付周期、电能损耗。通过集成SST模块，Heron预测可以将中压到机柜段电气设备成本降低 65%，安装人工降低 90%，工期缩短约3个月，供电损耗从 6.4% 降到 3.0%（SST 1.5% DC/DC PSU1.5%），意味着对于 100 MW 规模数据中心可释放3.4 MW装机容量给GPU。

1. 交付周期：根据Heron Power 2026年5月发布的SST白皮书，传统中压变压器、低压开关柜、UPS、STS、PDU串联方案需要至少46周交付周期，而SST集成方案（固态变压器和BBU、超级电容组成的电池柜）仅需要24周。

2. 人工成本：根据Heron SST白皮书，SST的整体交付方案可以节约90%的人工成本，从0.73$/W降低至0.08$/W。UPS调试、开关设备安装和 PDU现场布线都需要专业工种严格按照顺序进行作业，取消这些设备可以缩短调试依赖链。

3. 供电效率：传统UPS系统因设备环节多，从电网到机柜外的系统电能损耗达6.4%（中压变压器 1.0%   UPS 3.0%   机柜 PSU 2.4%），而SST通过整合降压和整流环节，并减少变压次数，将系统电能损耗控制在1.5%，具备4.9pct优势。

此外，集成化进一步缩小了白区和灰区柜外电源的占地空间。白区方面，目前Side Car机柜功率约为600~900kW，考虑冗余仅能供给2~3个Rubin NVL72机柜，后续Rubin Ultra单机柜功率超600kW，如果仍考虑边柜则将占据较大白区空间；若均由SST输出800VDC，目前成熟SST方案已达到2MW，后续将往10MW甚至更高去发展，那么集中向机柜供配800VDC将极大程度上节约占地面积。灰区方面，SST在功能上集成对标变压器、UPS和配电柜等环节，有效收缩灰区所需空间。

SST由什么构成？电力电子技术 高频变压器构成的成套智能配电方案

SST是运用电力电子技术来实现电压等级转换与电力传输的智能化设备，采用多级架构和高频变压器，成为交流电网、新能源和直流供电数据中心之间更高效、更集成的接口。SST结合了电力电子技术与高频变压器技术，用于将中压交流电转换为高/低压直流电（或交流电），其中SST功率模块是SST的核心部分，承担着电能的高效变换与控制任务，其内部主要包括电力电子电路、高频变压器等部件。

SST由交流启动柜、功率模块柜、直流配电柜组成，以功率模块为核心，功率模块主要由AC/DC输入整流模块和DC/DC隔离输出模块组成。

系统拓扑：当前SST主要采用ISOP型系统拓扑（输入串联、输出并联），即高压输入端通过串联来分压，而低压输出通过并联来分摊大电流。

ACDC输入整流：采用多H桥模块级联构成（也就是常说的CHB），通过串联分压来减少功率器件的电压压力，降低耐压要求。功率器件往往采用大功率Si IGBT（传统方案）或SiC MOSFET（未来趋势，可以提升ACDC的开关频率来进一步减少网侧电流谐波）。

DCDC隔离输出：采用双有源桥（DAB，隔离型双向DCDC拓扑）或谐振拓扑，功率器件往往使用SiC MOSFET，由和输入级连接的逆变器、谐振电容、谐振电感、高频变压器和整流器组成，通过谐振变换实现功率传输，通过高频变压器实现DCDC隔离，进而对输入侧功率因数进行校正，同时抑制负载侧谐波对网侧影响。

从器件组成上，SST整机由多个SST模块级联组成，SST模块由多个功率模块或分立器件组合而成，模块用量主要由单SiC器件耐压等级、SST输入端电压和SST功率所决定，均流、均压和单SiC器件耐压等级是跷跷板。

高压侧输入电压*冗余/SiC器件耐压=串联分压的SST子模块（cell）数量：以10MW的35kVac固态变压器为例，现实场景中单相对应40个1200V cell（对应SiC MOSFET的耐压能力）来串联分压，三相合计需要40*3=120个cell；

SST cell拓扑上看往往有三级共十二个开关，开关可选择分立的SiC MOSFET或者模组化的SiC Model。数据中心场景的SST对可靠性要求高、价值量也大，因此比起成本低的SiC MOSFET分立器件，当前阶段SST厂商往往选择可靠性高、散热好、开发周期短的SiC模组（model）。根据英飞凌SST cell方案，单个SiC model具备4个开关（全桥）或者2个开关（半桥），合计12个SiC MOSFET，合计使用MOSFET量为3*12*40=1440颗；

提升功率密度离不开SiC耐压等级进一步提高。若SiC MOSFET耐压等级翻倍，则单相对应子模块数量减半，还是以10MW 35kVac固态变压器为例，那么20个Cell*2.3kV就可以覆盖35kVac的耐压需求了；因此，在同样体积下，如果耐压等级翻倍，SST模块功率也相应翻倍。

SST商业化走到哪一步了？四十年厚积薄发，25年进入产品落地加速期

SST作为一种兼具高频变换和电力电子灵活性的理念，从理论走入样机历经40年时间，一方面在等待SiC为代表的宽禁带半导体产品成熟，另一方面也在等待传统交流电网模式逐步向直流/交流混合模式演化。

2025年SST商业化进程加速，国内外均在推动产品落地和布局。根据行家说Research统计，自2025年起，台达电子、为光能源、金盘科技、Heron Power等国内外合计15家企业相继发布SST产品方案或实现落地应用。此外，阳光电源、可立克、特锐德、道通智能等8家企业已明确SST商用及交付节点，预计将于2026年左右实现产品落地，进一步推动行业规模化发展。

SST具体放量卡点在哪里？硬件需要突破，系统know-how也很关键

SST真正放量的卡点不只是单个硬件性能，而是电网设备、电力电子和系统控制三类能力能否完成融合，因此我们挑选真正能在SST跑出来的公司亦应从三方面考虑：

需要理解传统电网和电气设备。 SST接入的是中压电网，首先必须满足绝缘、短路耐受、继电保护、电能质量和并网规范等要求。数据中心又要求高可靠性与故障隔离能力，因此企业需要具备变压器、开关设备、保护控制和中压系统设计经验。缺少电网侧积累，即使功率变换效率较高，也很难通过长期运行验证和客户认证。

需要掌握高压大功率电力电子技术。 SST需要将中压交流电经过整流、隔离和变换，输出稳定的低压交流或直流电。目前商业化的单颗 SiC 器件无法直接承受10kV级别中压，只能通过多模块串联拓扑分摊电压，当前，这意味着需要解决数十个功率模块的动态均压。因此，电网波动、负载突变都会导致模块电压漂移，电压高的模块寿命快速下降，电压低的模块则可能失效退出，因此需要复杂的电压平衡控制和硬件匹配。

需要形成软硬件结合的系统know-how。软件端的壁垒也不容小觑，谁能在谐波、电压暂降、负载突变等恶劣场景中持续优化，谁才真正掌握 SST 的工程化能力。一方面，SST 控制系统需要同时完成高频开关驱动、模块均压、移相控制、软开关维持、环流抑制、能量管理和构网控制。另一方面，SST也需要具备 EMS 和构网能力，根据电网、光伏、储能、负载和电价实时做功率调度，并在弱电网或孤岛场景下建立电压与频率。

SST目前主要卡点在于高压输入端功率器件的耐压能力，从物理原理上需要串联分压，因此需要单模块耐压能力（硬件端）和拓扑设计、控制算法（软件端）共同进步。当前SiC单模块耐压能力约为1.2kV，假设对于34.5kVac电压输入需要40个子系统串联，若单模块耐压能力可提升至2.3kV，则同样功率的SST下仅需要20个子系统串联；或者说在此前40个子系统的用量和体积下，可以使得SST功率翻倍。当然，子模块串联越多，虽然对单模块的耐压能力要求更低，但也引入了控制算法的高要求，模块越多保持电压均衡越困难，控制算法需要在微秒级解决电压动态均衡，尤其是AI场景负荷波动远超电网等传统场景，对软件技术提出较高要求。

SiC和GaN的推广助力硬件突破耐压瓶颈，目前SiC是“更务实的第一步”。相比传统的Si材料功率半导体，SiC和GaN材料都具备更大的禁带宽度和临界场强，使得器件具备高耐压、低导通电阻等优势。二者各有侧重：SiC更适合高压、大功率与热管理，GaN更适合高频、小型化与高功率密度。

1) SiC临界电场远高于传统半导体材料，在相同阻断电压下所需厚度更薄、导通电阻更低，叠加散热性能出众，适合高电压、高效率的SST输入端应用场景。一方面，宽带隙材料需要更多能量才能将电子从价带激发至导带，进而具备更高的临界电场，较高的阻断电压使其能够在更高电压下工作而不发生击穿；同时，在相同阻断电压下SiC需要的厚度更小，导通电阻会远低于Si，意味着SiC器件导通损耗更小从而提升整体效率。另一方面，SiC的热导率显著高于Si和GaN，常见口径约为Si或GaN的2.5-3倍，有利于实现在高功率、高电压工作场景下的热管理。

2) GaN的电子饱和速率更高，意味着其在开关频率、开关损耗和磁性器件体积方面或较SiC更具优势，但耐压能力不足使其难以在SST中应用。根据德州仪器，650V GaN可覆盖10kW级服务器AC/DC电源、车载OBC等应用，并可通过并联/堆叠扩展至22kW；在追求高开关频率和功率密度的应用中，可缩小磁性元件体积以降低系统成本。但GaN在更高电压和更大功率场景中的商用部署仍受器件结构、拓扑、热管理、动态导通电阻、驱动保护和长期可靠性约束。目前650/700V GaN已可通过三电平、串并联等拓扑进入800V母线系统，而千伏级以上高压大功率环节仍以SiC方案更成熟。

SiC耐压等级走到哪里了？现阶段头部厂商的碳化硅MOSFET商用器件耐压通常在650V-2300V左右，仅有Navitas等少数企业实现了3300V碳化硅MOSFET器件的量产商用。近年来国内外已有多家企业率先布局10kV SiC技术，Wolfspeed 2026年3月5日宣布行业首款商业化供应的10kV SiC功率 MOSFET正式发货，纳微半导体等企业亦在积极布局商业化进程。

SiC耐压等级继续突破有什么卡点？虽然低压SiC已经充分推广，但是中高压SiC MOSFET的性能、可靠性和可制造性仍待验证。

设计与制造端，超高压SiC器件主要面临三大挑战：厚外延缺陷控制（比如10kV级别的SiC 器件需要100um 厚外延层，而100-150um厚外延层易产生缺陷，当前良率仅80-85%，导致较高成本）、栅氧可靠性（超高压下栅氧层承受极高电场（大于3MV/CM），需10万小时以上的可靠性验证）、大尺寸芯片一致性（10kV SiC芯片尺寸达10mm*10mm，批量生产中一致性控制难度大），导致对系统运行可靠性产生影响，也会引起产品测试周期延长、生产成本居高不下的问题。

产业层面，也有两重挑战：一是原材料品质需持续提升，需降低缺陷密度以支撑大芯片高良率量产；二是SiC工艺产线需优化升级，适配高压产品线需求并提升产线良率。

SST前端AC-DC变换器通常采用2300-6500V耐压的碳化硅器件，甚至提升至10kV级别；后端DC-DC侧则可采用1200-2000V耐压的碳化硅器件，当前市场或面临缺少3300-10kV中高压碳化硅器件的问题，现阶段头部厂商的碳化硅MOSFET商用器件耐压通常在650V-2300V左右，仅有少数企业实现了3300V碳化硅MOSFET器件的量产商用。从原理上来看，器件耐压越高，SST所需的功率器件越少，因此SST规模商业化仍需SiC耐压的进一步提升。

另一方面，高频、高压SiC的引入也带来了更高的dv/dt，对栅极驱动器提出了更高隔离电压等级和高dv/dt稳定性的要求，而现有的标准隔离芯片或栅极驱动器可能无法满足3300V~10kV 的中高压SiC器件的电气隔离需求。

隔离电压方面：根据行家说三代半，隔离芯片的最高瞬时耐压通常要求达到开关器件耐压的3-5倍，这意味着3300V-6500V的隔离芯片的安全耐压需达到10kV以上，10kV的SiC MOSFET栅极驱动器的隔离电压要达到20kV以上；

共模瞬态抗扰度（CMTI）方面：在3000V耐压等级，SiC MOSFET的关断dv/dt是硅基IGBT的26倍左右；而7000V碳化硅的关断dv/dt达到了70.1V/ns，约为3500V硅基IGBT的56倍；而10kV SiC MOSFET的导通dv/dt可以达到100V/ns。

GaN是否有机会在SST中得到应用？这取决于SST应用场景，以及在功率半导体和系统复杂度之前取舍的成本“甜区”。一方面，GaN在频率、效率方面领先SiC，可以缩小磁性元件体积，进一步提升功率密度。SST布局在绿区、灰区甚至白区的体积要求具备差别，GaN提供的功率密度必要性仍需分场景讨论。另一方面，GaN较SiC耐压能力更弱，面对中压输入天然需要串联更多模块来分压，进而提升系统复杂度，可能引入更多成本项；但GaN目前成本低于SiC，在功率器件层面的降本能否覆盖系统控制策划的成本增加将是GaN能否在SST应用的关键。2026年5月，Enphase Energy发布IQ SST，采用双向氮化镓技术，单功率模块4kW，通过342个模块串并联成1.25MW，效率98.5%。Enphase的传统强项是微型逆变器，具备较强的均压均流控制能力储备，通过增加器件串联数量规避了GaN耐压能力短板。

当功率器件走向高频化，隔离变的磁芯材料也要跟上脚步，在SST中SiC 负责“打拍子”（高频电能转换），磁芯负责“跟节奏传能量”（高频隔离和能量耦合），因此引入磁性元件材料升级诉求。

目前高频变压器磁心仍以铁氧体为主，其高频损耗小、成本低，相较工频变压器常用的硅钢片能在kHz以上稳定工作，但是高饱和磁感应强度和低矫顽力之前存在trade off，铁氧体的饱和磁密较低，因此无法胜任大功率的场景，尤其是功率密度要求日益提升的AIDC场景。

非晶合金饱和磁密显著高于铁氧体，且在工频下铁心损耗极低，仅为硅钢的1/5到1/10，在饱和磁密仅略低于硅钢下大幅降低了磁心损耗。但是软磁材料性质决定了其加工制造存在技术卡点，复杂的工艺也导致了较高的成本，主要系其质地硬且脆，难以剪切和加工，对机械应力非常敏感。

纳米晶合金在更高的饱和磁密支持下有利于减小铁心尺寸，可以支撑更高的功率密度，其功率密度是铁氧体和非晶的数倍。相比非晶合金，其在中频/高频范围内运行损耗更低且噪音更低，可以实现超过99%的效率水平。

为什么磁性材料在100kHz以上难以形成低损耗的解决方案？从学术角度来理解，非晶/纳米晶存在饱和磁感应强度（Bs）与矫顽力（Hc）的此消彼长难题，是当前制约能效提升的主因。

1） 决定器件功率密度的核心变量在于饱和磁感应强度：对于器件的传输功率，可以通过Pmax=线圈安匝数A×磁路面积S×磁感应强度（磁密）B×频率f求得，而功率密度=传输功率Pmax÷体积 正比于 电流I×磁密B×频率f。因此可以得到增加功率密度，即变压器小型化的核心驱动变量在于增加饱和磁感应强度；

2） 决定器件损耗的核心变量在于磁导率和矫顽力。从材料层面看，高频化依赖于高频条件下仍能保持稳定磁导率（μₑ）的磁芯材料，以确保磁通响应迅速、损耗可控；高效化则对高频下磁化、退磁的速度提出要求，具备较低矫顽力（即当外加磁场撤去后，为了使磁密恢复到零所需施加的反向磁场强度）的软磁材料易磁化也易退磁。

饱和磁感应强度与矫顽力之间存在Trade-off：

1) 高饱和磁感应强度在于结构有序化：饱和磁感应强度的提升依赖于材料中更高的铁含量与更高的磁矩密度来增强磁通承载能力。然而晶粒的生长及晶相比例上升会削弱非晶基体的交换平均效应，导致局部应力集中与磁各向异性增强，从而矫顽力随之上升。

2) 低矫顽力在于结构无序化：依赖于晶粒的纳米级细化与结构均匀性，通过强交换耦合作用平均化局部磁各向异性，使磁畴壁运动更为顺畅。然而，这种微结构控制往往以牺牲部分晶相比例和磁矩密度为代价，限制了饱和磁感应强度的进一步提升。

磁强度与磁塑性之间的倒置关系有望突破，意味着高频隔离变有望进一步提升功率密度的空间。根据松山湖材料实验室，通过旋转磁场、机械应力场、温度场等多场耦合法，在非晶基软磁材料中引入类晶体序、Fe4N、α-Fe(Co)序，构建界面序、纳米晶-非晶双相等多尺度序调控策略，显著改善了饱和磁感、矫顽力、磁导率、高频损耗等软磁性能。远期，多场耦合调控多尺度结构序或也将成为解法，实现兼具优异力、磁、化学等特性的新一代非晶材料的按需设计。

固态断路器：800VDC推动配电保护由被动走向主动

800VDC架构简化了数据中心的电能转换链路，却提高了直流保护难度。传统交流系统依靠机械断路器和电流自然过零完成灭弧；进入800VDC后，直流电弧无法自然熄灭，且MW级机柜、储能和多路电源共同抬升故障电流。固态断路器由此从可选器件逐步成为关键节点的重要保护方案。

固态断路器是什么？核心是半导体开关，它取代了传统的机电式继电器，由被动拉开触点转向主动关断半导体。传统机械断路器通过分离金属触点切断电流，核心难点是如何拉长并熄灭电弧。固态断路器（SSCB）监测电路的电流与温度，然后将监测数据传输至微控制器单元 (MCU)；MCU 持续监控电流与温度，以检测故障，并在微秒级时间内触发保护性关断。发生跳闸时，MCU 会向栅极驱动器发送指令，令开关“关断”，这个过程用时远少于机电式断路器。

为何AIDC需要更快的直流保护？

800VDC没有自然过零，传统机械灭弧难度上升。交流电每秒存在100-120次自然过零，电弧可以在过零时熄灭；直流不存在这一条件，带载断开后容易形成持续电弧。电压由48V提高至800V后，对触点间距、灭弧结构和绝缘能力提出更高要求，也使带电插拔和母线分支保护更加困难。

机柜功率上升，故障电流的增长速度可能超过机械断路器响应能力。1MW机柜在800V下额定电流仍达到1,250A。直流短路初期，电流上升速度近似满足：di/dt=V/L，若故障回路电感为10μH，800V下理论电流上升速度可达80A/μs，100μs内即可增加约8kA。实际电流还受到整流器限流、线路阻抗和母线电容影响，但核心问题不变：机械断路器在数毫秒后完成开断时，故障电流可能已经达到较高水平。SSCB可以在故障形成早期主动限流，从而降低母线、连接器及下游功率器件需要承受的峰值电流。

多电源接入使故障电流来源更加复杂。未来800V母线可能同时连接电网整流器、BESS、BBU和超级电容。母线发生短路时，各端口均可能向故障点馈电，传统按照单向潮流整定的保护体系面临挑战。SSCB可以分别控制各支路，在切除故障机柜的同时保留其他负载运行，实现“局部故障、局部隔离”，提升MW级机柜和GW级园区的供电连续性。

800VDC必须升级直流保护，但并不意味着所有位置都必须采用全固态断路器，机械式直流断路器、熔断器、混合式断路器和SSCB将在不同位置长期共存。主进线和大电流母线对导通损耗敏感，机械式直流断路器与熔断器仍具有成本和效率优势；整流器多路输出、母线插接箱、BESS接口和机柜入口则更强调快速、选择性切断，是SSCB更可能率先导入的位置。混合式断路器可能成为近期更现实的方案，即正常运行时电流经过低损耗机械触点，故障时先将电流转移至半导体支路，再由功率器件快速关断，兼顾效率和开断速度。

哪些企业在固态断路器布局领先？成熟产品仍以外资为主，国内良信股份进展相对领先。

ABB是四家公司中固态断路器布局最早、工程化成熟度最高的厂商。公司早在2019年便展示固态断路器概念，2022年正式推出SACE Infinitus产品，实现了所有必要组件（包括电力电子、机械、冷却、控制、传感和通信）的无缝集成，目前最高可覆盖1000VDC、2500A，分断时间约20–50μs。ABB早期主要将该产品用于船舶、轨交和工业直流系统，随着800VDC成为下一代AI数据中心的重要供电方向，公司近年开始将既有的1000V大电流固态断路器能力向数据中心迁移。

伊顿对800VDC AI数据中心产品布局积极，固态断路器产品是伊顿提供一整套从柜外电源、直流母线到固态保护的800VDC解决方案的重要环节。公司于2025年底首次公开Polaris固态断路器，覆盖800–1500VDC、250–1000A，分断时间低于20μs，短路分断能力可达200kA/1ms，效率超过99.8%，并支持双向功率流和百万次级别的电气寿命。与此同时，伊顿还在推出800V直流母线等配套产品，叠加自有SST技术，将具备提供完整800VDC直流配电链路的能力。

西门子在2026年正式推出SENTRON 3QD2半导体断路器，标志着从技术储备进入正式产品化阶段。该产品额定电压达到1000VDC、电流250A，支持双向运行和微秒级故障分断，同时集成保护、开关、监测和能量管理功能，并支持Modbus TCP及PROFINET通信。西门子的优势还在于系统集成能力，公司正在将3QD2与SIVACON直流开关柜和直流母线系统结合，从而形成完整的直流配电方案。

良信是国内低压电器企业中较早针对800V AIDC推出固态断路器方案的厂商。公司于2025年底发布AIDC 800V架构固态产品方案，公开规格覆盖DC750–1000V、电流250A及以下，主要面向200kW以内应用，同时具备微秒级无弧分断、较高短路分断能力、约99.9%的运行效率以及百万次级别的电气寿命。技术路线上，公司采用第三代单体SiC器件，并加入智能控制、远程监控和可编程功能。公司目前已经完成多款固态断路器开发，并在数据中心和智能微网领域开展示范应用及客户验证。

多尺度备电：AI负载波动放大，备电从单一UPS走向多时间尺度功率缓冲

AI负载把备电问题从分钟级拉宽到微秒级，需要“对症下药”

AI负载波动来自“同一时间内更多GPU同步变化”。传统云负载更像连续、分散的IT负荷，AI训练和推理则具有强同步、强突发特征。集群规模越大，单次同步或任务切换对应的功率阶跃越大；机柜功率越高，电流变化斜率越陡，电源链条需要处理的已经不是单点冗余，而是多时间尺度的动态稳定问题。

微秒级：GPU内部“瞬间用力”：当AI模型生成一个词、读取显存、调用芯片内部通信时，GPU内部会在极短时间内反复切换工作状态，产生细小但高频的电流波动。这类似GPU在高速运算时的“瞬时脉冲”，主要发生在芯片、封装和板卡内部，称之为芯片/板级PDN瞬态波动。

毫秒级：一次AI请求带来的算力突增：用户向AI提问、上传长文档、让模型处理复杂问题时，GPU会在短时间内迅速拉高功率。尤其是长上下文、代码生成、图片/视频理解、多轮对话，会让显存读写和计算压力突然上升，形成毫秒到亚秒级的负荷尖峰，这属于工作负载驱动的GPU功率瞬态。

秒级：大量AI任务同时推进时的节奏性波动：在训练大模型或服务大量推理请求时，GPU集群不是一直平稳工作，而是在“计算—通信—等待—再计算”之间切换。比如训练中的参数同步、跨服务器通信、批量任务切换，会让集群功率出现秒级的周期性上冲和回落，属于同步训练和集群通信引起的周期性负荷波动。且集群越大，跨 rack、跨 zone、跨数据中心建筑的延迟层级更高，梯度同步越易被网络拖累，GPU可空闲数秒，形成秒级协同涨落。

分钟级：用户流量、任务调度和训练启停改变整体负荷：当大量用户集中使用AI、企业批量调用模型、Agent连续执行多步任务，或者训练任务启动、暂停、保存checkpoint、迁移到其他集群时，数据中心总负荷会在分钟级甚至更长时间尺度上明显变化。

从备电设备分工看，越靠近GPU，核心指标越偏向响应速度、低阻抗和高循环；越靠近电网，核心指标越偏向容量、持续时间和可调度性。

MLCC解决的是芯片和板级的瞬态噪声：MLCC是多层陶瓷电容，容量小、等效串联电阻低、响应速度快，核心用途是贴近芯片和VRM进行去耦、滤波和稳压。

超级电容解决的是机柜母线上的毫秒级峰值：AI芯片功耗可能在毫秒级快速上冲，若所有尖峰都由PSU前端、UPS和电网承接，系统只能按照峰值而非平均值配置，带来铜耗、柜体、开关器件和备用容量的全面膨胀；超级电容可以在负载跳变时先放电，在负载回落时再充电，从而把尖峰削平。

BBU和UPS解决的是秒级到数分钟的ride-through：不同于MLCC和超级电容作为被动电容，BBU和UPS是主动充放电电池，主要以秒级响应速度来支撑分钟的短时ride-through，用于争取上游切换、燃机启动或储能接管时间。

BESS解决的是分钟级到小时级的备用容量和园区调节：BESS在AIDC能源系统中承担“容量 调节”双重角色，一方面作为燃机、电网和IT负载之间的缓冲，吸收分钟级负荷台阶，一方面参与削峰填谷、需求响应和调频，降低用电成本与并网压力。

分钟级-储能：从长时备电拓展至园区级调度工具

#应用场景一：BESS最开始解决的是AI数据中心最现实的“电力可获得性”问题，因此在北美率先铺开。美国不缺芯片但缺电力基建，在AIDC并网排队周期长、老旧电网进入更新换代长周期下，更迫切需要解决的问题在于是否有电可用，因此数据中心储能作为电源的角色有望在美国数据中心自备电侧率先铺开。

北美数据中心的离网或混合供电项目普遍采用燃机加储能的搭配：燃机提供长时容量，储能承接燃机爬坡难以跟随的快速波动并支撑电能质量。从代表项目看，当前自备电侧数据中心应用储能配比多为4小时，装机配比接近100%，容量配比接近400%。AI负荷的阶跃越大，对储能快速调节的需求越强，对于PCS、电芯的要求同步提升，考虑到配储时长具备拉长趋势，源网侧储能场景对电芯需求的拉动斜率大于PCS。

#应用场景二：灵活负荷正从政策倡议走向项目实践，数据中心开始被纳入可调度负荷体系。过去数据中心多被视为刚性负荷、电网被动供给；在大负荷接入压力上升后，美国监管机构和公用事业公司正推动数据中心从单纯用电主体转向可调度资源，手段包括算力任务移峰、备用电源调用和极端情境下的负荷削减。典型案例是Google，其已与多家公用事业公司签署合计1GW的需求响应长期合同，承诺在电网紧张时段通过机器学习任务移峰或主动削减负荷；Google与印第安纳密歇根电力（I&M）在Fort Wayne园区也定制了专门的需求响应机制。监管关注点已从负荷规模本身，延伸到数据中心是否具备移峰、削减或备用电源可调度的能力，从Texas SB6到FERC、PJM、SPP的相关规则都在强化这一要求。

秒级-BBU和中压UPS：高效&高空间利用率的分布式备电方案

高压直流配电方案把秒级备电位置和备电功能重新分层。

白区BBU：直挂在机柜附近的高压直流母线上，主要支撑90秒到4分钟的短时ride-through，同时起到平抑波动的作用。

灰区集中式UPS：以锂电柜 UPS形态，备电时间约5-15分钟，用于争取上游切换、燃机启动或储能接管时间。

绿区/源网侧BESS备电：中压UPS和大型BESS承担小时级备用和调度，核心价值在于释放灰区空间，并把备电从成本项变成可参与削峰、调频和需求响应的能源资产。

传统灰区集中式低压UPS正面临两条出路：走向BBU的分布式方案，功能向白区迁移；或中压化升级，走向绿区。传统480V AC架构下，UPS通常集中在灰区，承担全量备用； 800VDC架构下，BBU承担“分布式UPS”的作用向机柜端靠近，中压UPS配套储能作为“集中式UPS”逐步上移到绿区。

集中式UPS的功能正逐步被BBU加超级电容的分布式方案取代。交流电直接进机架，机架内电源就地整流，机架级BBU提供短时桥接，省去中央UPS的两次交直流转换、全站电池容量也减半，以Google、Meta等云厂商（CSP）为代表。

我们认为在分布式方案当前仍有运营难度，MV UPS是集中式UPS的可行迭代，且后续也有接续HVDC的升级敞口，有望作为过渡方案阶段性起量。集中式UPS可通过中压化克服占用灰区空间的弊端，即通过把整流环节从低压（480VAC）上移到中压侧、位置从灰区移到电网旁，获得更高效率（ABB与台达的方案均达98%，传统UPS约96%），且能向上串联SST等800V直流方案、预留升级空间；以台达10kV直供方案为例，采用AC-240Vdc架构、减少转换环节，可降低PUE并使占地减少约50%。

#白区：BBU是机架级电池备份单元，本质上可以理解为分布式的UPS。BBU可以理解为把集中在灰区的中央UPS电池拆成挂在每个机柜上的小电池模块，直接接入800V直流母线，停电时提供秒级到分钟级桥接，直到市电、燃机或储能接力。相比传统铁锂集中式UPS，BBU的优势主要体现在三方面：

一是空间占用更低，传统UPS多采用方壳或大单体电芯、体积较大，BBU改用小圆柱电芯、可多排密集排布，相同放电功率下占地显著减少，释放的机房空间可部署更多算力。

二是电性能更优，三元圆柱电芯可达约15C高倍率放电、一致性更高，相同功率下所需并联电芯数量更少、整体体积更小；同时BBU离负载更近，适合就近提供备电支持。

三是运维成本更低，海外人力成本较高，BBU多为集成化方案，相比集中式UPS安装成本更低、运维投入少，全生命周期经济性更佳。根据Heron Power，每GW数据中心UPS系统的安装成本为4亿美元，而BBU往往集成在白区机柜内/灰区电池柜内，安装成本大幅降低（例如Heron Power为SST和BBU一体机，两者总安装成本仅0.1亿美元/GW）。

BBU以模块的形式存在，是高倍率电芯、高压BMS、高效DC-DC、热管理和系统级控制等核心器件组成的综合备电系统。从产业链上看，往往上游是小圆柱电芯供应商，相关公司有Panasonic，Samsung SDI，LG，蔚蓝锂芯等，与BBU的容量、寿命、功率等息息相关；中游环节是模块制造商，主要向上游采购电芯后负责设计、组装、系统集成等等，决定了BBU的充放电响应、安全性、热设计等等，相关公司有Flex，AES，Dynapack等；最下游是PSU供应商，负责将BBU模块集成进机架级解决方案，相关公司有麦格米特，台达电，光宝科等。