AI数据中心太耗电？改用高压直流架构能省上百亿

据瑞萨电子技术总监林木森介绍，电力供应直接关系到人工智能（AI）数据中心的建设成本与算力表现。传统数据中心通常采用低压交流电（LVAC）供电，由于布线距离较长，且需经过不间断电源（UPS）进行交直流转换，导致能源传输效率大打折扣。此外，随着芯片功率的不断攀升，AI机柜正朝着兆瓦（MW）级迈进，这也使得铜线消耗量急剧增加。数据显示，单个1MW机柜的铜线用量可达200公斤，而1GW规模的数据中心则需要消耗高达200吨的铜线。

为应对上述挑战，行业供电架构正迎来变革。目前的趋势是将低压交流电转换为800V直流电（DC）输入电源柜，进入服务器机柜后再降至54V或48V。未来，800V直流电有望直接降压至12V或6V，从而大幅提升电力转换效率。在高压直流架构下，除了优化物理设计，还可通过电流数据数字化来实现自动监测与在线调试。这不仅减少了人工进入高压危险区域的频率，还显著降低了整体维护成本。

在器件应用方面，林木森指出，建设1GW数据中心大约需要消耗20万颗碳化硅（SiC）开关。凭借耐高温和耐高压的优势，碳化硅器件在AI数据中心中的渗透率正快速提升，且由于在工业领域经过了更多实际验证，其目前比氮化镓（GaN）更具应用优势。这些半导体元件在数据中心整体建设成本中的占比约为40%至50%。

从整体效益来看，若数据中心能实现更优的电能使用效率（PUE），降低IT电源消耗，便能同步削减冷却、物理空间及铜线铺设等开支。林木森表示，据统计2025年全球AI数据中心的总耗电量将达到120GW左右。结合各地的电价差异，若供电效率能提升5%，预计可节省26亿至52亿美元（约人民币176.01亿至352.02亿元）的电力成本。

注：按1美元≈6.77人民币计算