SemiAnalysis 剖析 800VDC 資料中心革命：劃分四大階段，預測 2030 年總潛在市場規模達 240 億美元
這份發布於 2026 年 5 月 26 日的深度報告，詳述了設備經濟效益、供應商影響，以及從「邊車式（sidecar）」改裝到固態變壓器（SST）的技術演進路徑。
SemiAnalysis 發布了一份關於超大規模資料中心（hyperscale datacenter）正進行 800VDC 電源轉型的全面技術與財務分析。報告將此轉型劃分為四個明確的架構階段，並預估至 2030 年，電源機櫃（power rack）與固態變壓器（solid-state transformer, SST）的合併市場機會將達到約 240 億美元。報告提供了關於特定設備類別何時會被淘汰、哪些供應商能搶佔增量份額，以及隨著 Nvidia Kyber Ultra 平台將機櫃功率密度推升至 660kW，設施級電力架構將如何重塑等最新細節。
第一階段於 2026 年底啟動，Google 與 Meta 引領自願性前瞻部署
第一階段目前已處於試點形式，被 SemiAnalysis 稱為「空白空間改裝（white space retrofit）」時代。Google 與 Meta 處於領先地位，其驅動力並非迫切需求，而是為了在強制轉型前先行進行戰略佈局。2026 年底至 2027 年間量產的晶片世代（包括 Vera Rubin NVL72）機櫃密度最高僅達 180 至 220kW，此數值在三相交流電（AC）的物理極限範圍內。因此，第一階段屬於自願性的前瞻部署，其架構反映了這種保守策略：新型高壓直流（HVDC）硬體是在現有基礎設施之上進行疊加，而非直接替換。資料中心的電力骨幹保持不變，維持原有的變壓器、不斷電系統（UPS）、開關設備與自動切換開關。
該階段的核心新設備是稱為「HVDC 電源機櫃」的列級機櫃，這是一種專用的 42U 外殼，從上方匯流排接收 415V AC，並透過電纜向相鄰的 IT 機櫃輸出 800VDC。其內部執行三項任務：將交流電整流為直流電、提供斷電期間的電池備援模組（BBU），以及選配電容架以緩衝 GPU 負載突波。SemiAnalysis 估計，這些電源機櫃的平均售價（ASP）為每台 40 萬至 50 萬美元，約為標準 AC 電源機櫃 4 萬美元 ASP 的十倍，即每部署 1MW 容量約需 50 萬美元。
此概念源於 Microsoft 的 Mt Diablo 專案，並由 Google、Meta 與 Microsoft 共同制定 OCP Diablo 400 規範予以標準化。然而，目前並無「一體適用」的設計。Nvidia 完全游離於 OCP 架構之外，正在開發 660kW 的單極 800V 參考設計，預計 2026 年中提供氣冷樣本，2026 年底提供液冷變體。在 Diablo 400 內部，三家共同作者在實作細節上存在顯著分歧：Meta 採用 600 至 800kW，使用 50kW HVDC 輸出電纜；Google 透過重新分配機櫃空間（將電池與超級電容槽改為電源供應單元）將功率推向 900kW；Amazon 則採用正負 400V 雙極架構，功率落在 800kW。
第二階段：800VDC 原生晶片登場，預計 2027-2028 年迎來轉折點
真正的轉折點將隨著 800VDC 原生運算系統的到來而出現。屆時，800VDC 將不再是試點，而是受物理限制與機櫃密度驅動的強制性轉型。營運商在部署 Kyber 機櫃時，機櫃入口端將不再提供 AC 備援，SemiAnalysis 預計 800VDC 的滲透率將在此期間急劇飆升。由於 800VDC 原生晶片將早於設施級 800VDC 配電系統落地，改裝階段將持續至第二階段。
在架構上，第二階段與第一階段極為相似。兩者皆是在空白空間改裝 HVDC 電源機櫃，皆保留灰空間（grey space）不變，並在列級電源機櫃中進行 AC 轉 DC 整流。關鍵區別在於電壓降至晶片可用層級的位置：第一階段中，IT 機櫃內的電源架在到達運算托盤前將 800VDC 轉換為約 50VDC；而在第二階段，800VDC 匯流排直接連接至運算刀鋒伺服器，由刀鋒上的電源模組處理最終降壓至 50V 的過程。先前 OCP 展示的 Kyber 設計中曾出現靠近運算機櫃的 DC-DC PSU 邊車，但 SemiAnalysis 現認為此作法難以大規模採用，因為獨立邊車佔用的地面與機櫃空間大於將轉換級整合至刀鋒本身。
集中式 UPS 系統面臨逐步淘汰
傳統集中式 UPS 系統可能是 800VDC 轉型中最具爭議的基礎設施。在新架構中，SemiAnalysis 預計集中式低壓 UPS 系統將逐漸失去作用，最終被淘汰。在改裝時代，電源機櫃直接接入 800VDC 匯流排，並內建 BBU 模組與超級電容。兩者皆為原生 DC 耦合。電池備援單元可在斷電時提供數秒至數分鐘的過渡，超級電容則能吸收毫秒級的 GPU 負載突波。兩者結合後，無需經過 AC-DC-AC UPS 對組產生的 2% 至 3% 轉換損耗，即可取代集中式的短期電池儲存與 UPS 緩衝功能。
Google 與 Meta 多年前便已採取此激進作法，透過分散式架構繞過集中式單體 UPS。在他們的實作中，交流電直接分配至機櫃，機櫃內 PSU 處理 AC-DC 轉換，機櫃級鋰離子電池備援單元提供短暫過渡電力。這消除了集中式 UPS 的 AC-DC-AC 轉換對組並提高了效率，同時將資料中心所需的總電池容量減半，因為不再需要配置 A 側與 B 側 UPS。
儘管如此，SemiAnalysis 預計除垂直整合的超大規模業者外，其他營運商至少在中期內仍會保留低壓 UPS 以維持冗餘與負載波動管理。對於優先考慮靈活性且需支援混合工作負載（包含 CPU 機櫃、儲存陣列、網路設備及舊款 AC 運作 GPU 機櫃）的託管服務供應商而言，情況尤為如此。
第三階段：集中式整流重塑電力架構
預計於 2028 年底至 2029 年出現的第三階段，將改變資料中心本身的佈局，800VDC 將成為建築的電力核心。位於灰空間或室外的專用上游整流器將 415V AC 轉換為 800VDC，並向整個機房分配直流電。這些成熟設備使用額定電壓為 1200 至 1700 伏特的矽基 IGBT 或閘流體。灰空間將一分為二：連接電網的中壓變壓器保持不變；中壓開關設備因饋線仍為 AC 而保留；低壓變壓器保留，將中壓降至 415V AC 供給上游整流器。但低壓變壓器與配電單元（PDU）之間的 480V AC 開關設備，在 800VDC 流經匯流排後將失去作用，交流地板 PDU 也隨之淘汰。總結來說，AC-DC 轉換點以上的設備保留，以下為 AC 分配設計的設備則全數移除。
整流完成後，DC 匯流排將取代 AC 匯流排進行機房級 800VDC 配電。SemiAnalysis 預計早期 800VDC 部署將使用僅含饋線的匯流排，因為 800VDC 下的抽頭（tap-off）更為複雜。負載下中斷電流會產生持續電弧，由於 DC 沒有過零點，電弧不會自動熄滅；而 AC 電弧會隨著波形過零，每秒自然熄滅 100 至 120 次。具備足夠電弧中斷能力的 DC 額定抽頭單元體積較大，目前並不實用。Delta 與 ABB 已公開披露其 800VDC 匯流排計畫。
為解決電弧中斷挑戰，固態斷路器（SSCB）正被採用。SSCB 使用碳化矽或氮化鎵在微秒內中斷故障電流。由於半導體開關可直接停止導通而無需物理接觸分離，因此不會產生電弧。ABB 的 SACE Infinitus 是一款額定電壓 1000V、額定電流 2500A 的固態單元，並於 2025 年 10 月宣布與 Nvidia 合作進行資料中心應用改進。LS Electric 則擁有首款通過 UL 認證、額定電壓 1500V 的資料中心用 DC 塑殼斷路器。
在空白空間中，電源機櫃將被 SemiAnalysis 稱為「電池機櫃」的設備取代。電池機櫃共享電源機櫃的大部分組件與功能，但因直接從灰空間接收 800VDC，故不再執行 AC-DC 整流。保留的三個主要組件為：管理 800VDC 匯流排配電、切換與監控的 DC 配電單元；提供供電中斷期間過渡電力的 BBU 架；以及吸收電池反應不及的微秒至毫秒級突波的超級電容。SemiAnalysis 預計電池機櫃每 MW 的內容價值將達到約 20 萬美元。
第四階段：固態變壓器（SST）帶來終極架構
預計 2029 年以後的最後階段，將引入 DC 配電的「聖杯」：固態變壓器（SST）。這是一類新型電力電子設備，以高頻半導體轉換器取代傳統鐵芯變壓器。SST 將低壓 AC-DC 整流器與低壓變壓器合而為一，直接將中壓轉換為 800VDC。第四階段的資料中心佈局與第三階段極為相似，但 SST 壓縮了額外的轉換步驟並帶來新的效率提升。
SST 執行與資料中心灰空間中巨大鐵銅變壓器相同的工作：將電網級中壓降至 IT 設備可用電壓。傳統變壓器利用電網頻率下的磁感應；SST 則使用半導體開關級，以極小的體積實現相同轉換。資料中心 SST 為三級裝置：輸入級使用額定電壓 3,300V 或以上的碳化矽 MOSFET 處理中壓，將 AC 轉為 DC；隔離級利用高頻變壓器降壓並提供電氣隔離；輸出級產生分配系統所需的最終 800VDC，無需逆變器。
SST 的核心價值在於能源效率，這直接轉化為營運成本節省或釋放運算容量。透過將中壓變壓器與整流器合併為單一電力電子級，SST 消除了電力鏈中的兩個轉換步驟。供應商目標是將系統總效率提升最多 15%。SST 的體積也大幅縮小：傳統變壓器在 50 或 60 赫茲下運作，需要巨大的鐵芯；SST 切換頻率在 20,000 赫茲以上，使鐵芯體積縮小約 90%。這正是 Infineon 宣稱重量減輕 40 倍、體積縮小 14 倍的原因。
目前公開的最佳 SST 基準來自 ETH Zurich：在 INTELEC 2025 展示的 13.2kV AC 轉 800VDC 原型機中，於 400kW 負載下達到 98% 效率。Johann Kolar 將 98.0% 至 98.5% 定義為當前全規模 SST 的技術頂峰，並將 99% 設為資料中心單元的下一個工程目標。不同供應商正趨向 98.5% 的上限：DG Matrix 的 Interport 平台宣稱最高達 98.5%，Amperesand 的第三代系統宣稱超過 98.5%，Heron Power 的 Heron Link 則以 98.5% 的中壓轉機櫃效率為目標。
由 ABB 支持並擁有 Infineon SiC 供應合約的 DG Matrix，正出貨預認證單元，目標在 2026 年第二季末取得 UL 認證。它是 Nvidia MGX 參考架構中唯一包含的 SST。Amperesand 目標在 2026 年實現 30MW 的商業部署。Heron Power 正在建設一座 40GW 的美國製造工廠，用於生產其 4.2MW 的 Heron Link 單元。Novos Power 則宣稱其直接 MV 轉 800VDC 的 SST 佔地面積小 50% 且採用氣冷。Eaton 於 2025 年 8 月收購 Resilient Power Systems 以獲取 SST 專業技術。截至 2026 年 3 月的 12 個月內，已有超過 3.2 億美元資金流入 SST 新創公司。
2030 年電源機櫃與 SST 的總潛在市場規模將達 240 億美元
SemiAnalysis 透過將各階段採用時間表應用於增量資料中心容量建設，並結合各晶片 SKU 的計算來衡量 800VDC 設備市場。該公司預計邊車式電源機櫃的總潛在市場（TAM）將在 2028 年達到約 110 億美元的峰值，隨後因第三階段設施級 800VDC 佔據份額而下降，假設電源機櫃內容價值為每 MW 50 萬美元。至 2030 年，SST TAM 預計將達到約 130 億美元，吸收來自邊車層的被取代需求及增量的 MV 轉 800VDC 轉換需求，內容價值為每 MW 125 萬美元。儘管部分市場將面臨 MV 整流器的競爭，但 SemiAnalysis 預計 SST 將佔據多數份額。預計至 2030 年，由 800VDC 驅動的總增量容量將達到約 39GW。
總電力內容價值持平，但結構發生劇烈轉移
在 SemiAnalysis 建模的五種架構中，每 MW 的總電力設備內容價值維持在 360 萬至 480 萬美元區間。主要趨勢是內容從灰空間向空白空間轉移，並導致設備組合的改變。隨著集中式 UPS 退出，灰空間內容在第二階段縮減；空白空間內容則因 HVDC 電源機櫃的到來而在第一階段達到頂峰。至第四階段，隨著 SST 取代低壓變壓器與整流器，總內容價值升至 400 萬美元。SemiAnalysis 計算出基準 AC 電力路徑在七個轉換級的累計效率為 82.0%。第一階段僅微升至 83.7%。第二階段因淘汰 UPS 將轉換鏈從七級減至五級，效率顯著躍升至 86.5%。第三階段推升至 86.9%，第四階段達到 87.4%。以 1GW 的 IT 負載計算，第二階段的效率提升相當於節省約 58MW 的持續電網電力，第四階段則提升至 69MW。
監管與安全挑戰將限制採用速度
由 NFPA 每三年發布一次的《國家電氣規範》（NEC）管理美國的電氣安裝。完整的 800VDC 規範支援目標定於 NEC 2029。因此，2029 年前的部署需要獲得管轄權當局（AHJ）的客製化批准，以及每個站點的 OEM 級 UL 認證。這對於擁有內部規範工程團隊的超大規模業者來說尚可執行，但對託管服務供應商與小型建設者而言可能構成重大障礙。SemiAnalysis 認為 NEC 2029 將實現部分條款，而完整的規範成熟度可能要到 NEC 2032 或 2035 才能達成。所謂部分條款，意指基本框架存在，但 DC 專用的電弧閃光個人防護設備（PPE）表格、匯流排標準與儲存能量維護協議可能仍會缺失。
最大的安全風險是電弧閃光。IEEE 1584 並未涵蓋 DC，NFPA 70E 也沒有針對 600 至 1000 伏特 DC 的 PPE 表格。UL Solutions 已發起「直流安全研究聯盟」以建立缺失的危害模型。在 800 伏特下，許多過去在 48 伏特下屬於例行性的機櫃周邊任務，現在可能需要 NFPA 70E 定義的合格人員，並配備電弧防護服、額定 1000V 的絕緣手套與面罩。電容組與 BBU 模組在斷電後仍會保留危險電荷，而標準的 AC 鎖定掛牌（lockout-tagout）程序並未考慮儲存的 DC 能量。
冷卻是 800VDC 資料中心中最大的 AC 負載，且目前沒有供應商銷售 DC 原生冷卻生態系統。資料中心冰水機中佔主導地位的 Danfoss Turbocor 壓縮機，內部運作電壓為 700 至 813 伏特 DC。Delta 在 GTC 2026 發布了一款支援 800VDC 的 2.4MW 機櫃間冷卻分配單元，這是首款為原生 DC 設計的主要冷卻組件。但包括冰水機、壓縮機、泵浦與建築控制在內的全套系統仍依賴 AC。除冷卻外，開關設備操作機構、照明、消防泵浦、建築管理感測器與安全系統皆運行於 AC。Nvidia 的參考架構保留了與 800VDC 運算配電並行的 AC 輔助匯流排，正是基於此原因。
台達電（Delta Electronics）憑藉端到端整合成為結構性贏家
SemiAnalysis 將台達電視為 800VDC 轉型中的結構性贏家。台達電的核心優勢在於端到端的整合能力：它能提供完整的 800V 解決方案，涵蓋電源架、BBU、包含超級電容的電力調節系統，以及液冷系統，並作為單一驗證套件交付。電源架 ASP 從標準 AC-DC 配置下的每機櫃約 4 萬美元，躍升至 HVDC 電源機櫃的約 40 萬美元，這十倍的增長源於範疇擴大。台達電的護城河在於從電網到晶片的全電力鏈垂直整合。沒有其他參與者能涵蓋此完整堆疊，台達電是唯一能可靠供應從電網互連到 GPU 板上電壓調節器所有主要組件的廠商。
SemiAnalysis 預計台達電將成為 Nvidia、Meta 與 Google 早期採用階段的主要供應商，電源機櫃預計於 2026 年底進入批量出貨。若專用的 Kyber 800V 轉 50V 邊車被淘汰，台達電憑藉其在機櫃內電源供應單元（PSU）的強大既有專業，可能主導該市場 90% 的份額。台達電的潛在隱憂在於其在灰空間的佈局有限。UPS 與 PDU 歷史上由 Vertiv、Schneider Electric、Eaton 與 ABB 等西方老牌廠商主導。台達電在美洲的 UPS 市佔率極低，且更大的灰空間增量機會（即固態變壓器）目前仍較為遙遠。
Vertiv 作為灰空間領導者，正向空白空間推進
Vertiv 是大多數大型資料中心營運商的頂級 UPS 供應商，AWS 與 Microsoft 皆高度依賴 Vertiv 基礎設施。隨著營運商升級電力架構以支援更高機櫃密度，該安裝基數應能帶動相關業務。在 800V 超大規模業者合作方面，Vertiv 正與 Meta、Google 與 Microsoft 積極合作。儘管 Vertiv 在 Meta 與 Google 的歷史內容佔比較低，但仍贏得了 Meta 的 800V HVDC 電源機櫃計畫。此勝利標誌著 Vertiv 內容價值顯著提升，從空白空間的近乎零成長至每 MW 約 100 萬美元。Vertiv 現有的 UPS 業務在短期內不會因轉向 HVDC 而被蠶食。在空白空間改裝應用中，Vertiv 獲得了額外內容：原有的 UPS 保持不變（每 MW 約 100 萬美元灰空間內容），而新的電源機櫃（每 MW 約 100 萬美元空白空間內容）則疊加其上。
主要限制在於 Vertiv 不參與伺服器端的空白空間電力電子業務。它不生產 IT 機櫃用的 PSU、BBU 或 DC-DC 轉換器模組，導致其在當前 GB200 機櫃的空白空間電力內容佔比幾乎為零。若產業轉向結合灰空間與空白空間功能的電源機櫃，Vertiv 可能需要透過自建、合作或收購來取得機櫃級轉換能力，以免拱手讓出新的利潤池。
西方電力設備供應商前景不明
SemiAnalysis 對大型電力設備供應商在 800VDC 領域的表現持中立態度。他們更接近組裝層級，且近期的 800VDC 需求仍集中在少數早期部署中。該公司預計西方整合商在短期內不會出現廣泛的階梯式增長。Schneider Electric 在 800V HVDC 競賽中結構上落後於台達電與 Vertiv。Schneider 在 OCP 2025 展示了其 800VDC 邊車，單機櫃最高支援 1.2MW，管理層並指出該邊車將在 Rubin Ultra 的 2027 年時程前出貨。SemiAnalysis 認為這主要針對 Oberon 平台而非 Kyber。此外，Schneider 是全球中壓開關設備與配電領域的領導者，此地位應能在 800V 轉型中保持穩固。
Eaton 於 2025 年 10 月發布了支援 Nvidia 800VDC 架構的參考架構，該架構採用 Eaton 的 XLHV 模組進行基於超級電容的峰值緩衝。Eaton 在空白空間伺服器電源業務中佔比極低：沒有 PSU、BBU 或 DC-DC 轉換器。在當前 GB200 機櫃中，Eaton 的空白空間內容佔比為零。800VDC 轉型將支出從 Eaton 主導的灰空間轉移至 Eaton 缺席的空白空間。Eaton 對 Resilient Power Systems 的收購使其獲得了真正的固態變壓器 IP。若 SST 成為第三階段設施級配電的標準，Eaton 將憑藉技術開發的領先優勢立足。
ABB 的資料中心業務隸屬於其電氣化部門。其產品組合較 Eaton 或 Vertiv 更窄：僅包含低壓與中壓開關設備、斷路器、配電、中壓 UPS、發電機組與預製 eHouse 解決方案。ABB 已不再銷售變壓器；該業務現隸屬於 Hitachi Energy。ABB 指出其可服務的潛在市場為每 MW 約 200 萬美元，明顯低於 Eaton 的每 MW 290 萬美元及 Vertiv 的每 MW 300 萬至 350 萬美元。關於 800VDC，ABB 明確表示目前的強勁訂單來自現有的 AC 電力架構，而與 Nvidia 合作的新型 800V DC 架構是 2028 年後的機會。儘管 ABB 於 2025 年 10 月宣布與 Nvidia 合作 800V DC 架構，但這屬於定位而非營收，且該合作關係似乎比 Vertiv 與 Nvidia 在電源機櫃上的直接共同開發更為模糊。
Legrand 面臨全產品組合的重大被取代風險
Legrand 是匯流排、匯流排槽、機櫃 PDU 與 IT 機櫃等空白空間設備的主要供應商。資料中心業務約佔 Legrand 2025 財年營收的 26%。管理層在 2025 財年下半年財報會議上辯稱，僅有佔資料中心部門營收約 20% 的 PDU 與 UPS 面臨 800VDC 取代風險，且損失將由組合中的其他部分抵銷。SemiAnalysis 認為這嚴重低估了風險。該公司估計，在轉型的第三與第四階段，約 55% 的資料中心營收將面臨風險，包括 Legrand 利潤率最高的產品——機櫃 PDU 與匯流排槽。隨著架構向邊車式及「電網到晶片」的直流電轉移，Legrand 的傳統 AC 配電產品恐將被設計剔除，並由競爭對手平台下游的低價值 DC 配電產品所取代。
管理層將「電網到晶片」視為 2030 年後的議題，但方向顯而易見：一旦 SST 在電網邊緣將 AC 轉換為 DC，電力將全程以 DC 形式傳輸至晶片，消除中間低效的 AC-DC-AC 轉換。Legrand 的問題在於尚未準備好完整的 800VDC 產品組合，且似乎落後於競爭對手。Legrand 預計在 2026 年底前出貨 DC 匯流排與匯流排槽產品，領先於 ABB 的 2027 年時程，但 ABB 正與 Nvidia 直接開發 DC 匯流排槽，而 Legrand 則無。管理層已證實 Legrand 沒有邊車產品、沒有開發時程，也沒有任何合作或收購計畫來縮小差距。與台達電、Vertiv 及 Schneider 不同，Legrand 並未進入 Nvidia 的 800VDC 生態系統。
Panasonic 佔據電池備援 80% 市佔率
截至 2025 財年，Panasonic Energy 聲稱在資料中心電池備援單元（BBU）中擁有約 80% 的市佔率，已向資料中心應用出貨超過 6 億顆鋰離子電池，且未發生重大安全事故。BBU 開發已透過 OCP 架構從 33kW 發展至 72kW，並以 102kW 的下一代電源架為目標，基礎電芯輸出功率從 80 瓦提升至超過 200 瓦。2025 財年銷售額預計在 2,000 億日圓中段，2029 財年目標為 8,000 億日圓，投資回報率（ROIC）達 20% 以上，且 2029 財年銷售額中已有超過 80% 透過客戶設計定案鎖定。BBU 需求持續上修，甚至領先於 2025 年 12 月的預測。
Panasonic 正開發兩類與 800VDC 轉型直接相關的下一代產品。首先是電容備援單元（CBU），採用內部開發的專有超級電容。CBU 設計為與現有 BBU 架外形相容，允許營運商混合使用 BBU 與 CBU 模組，以靈活客製化備援時間與波動吸收能力。其次，Panasonic 正在開發專用於 800V 電源機櫃的高壓 BBU。Panasonic 在資料中心領域持續採用 NCA 化學體系而非 LFP，理由是資料中心應用所需的電源架尺寸下，LFP 的體積能量密度不足，無法滿足其能源密度要求。
Musashi Seimitsu 在超級電容領域處於壟斷地位
Musashi Seimitsu 透過其子公司 Musashi Energy Solutions，在資料中心用超級電容領域實質上處於壟斷地位。Musashi 原本是一家日本小型汽車零件公司，近期正堅定轉型投入 AI 資料中心儲能領域。Musashi 的 HSC（混合超級電容）並非標準的雙電層電容器（EDLC），而是一種混合裝置，結合了使用活性碳的 EDLC 正極與鋰離子預摻雜負極。它比其他參與者構建的標準 EDLC 選項提供更高的電容量與能量密度。Musashi 指出，HSC 銷售額約為 100 億日圓，佔 2026 財年營收的低個位數百分比。Musashi 已與美國 Flex 及台灣台達電簽署合約。在 PowerGen 2026 會議上，Bloom Energy 也強調了超級電容在其 Bloom Energy Stamp 架構中的作用，顯示超級電容在灰空間與空白空間中皆有應用。