新一代数据中心供电架构正在重塑电源测试验证体系

AI/ML负载正在重新定义数据中心供电的边界。电源系统正面临功率密度飙升、动态负载冲击、测试手段失效三大挑战。泰克联合EA，提供从核心功率器件到整个AI机架系统的全流程精准测控方案。

导语

随着人工智能进入大模型时代，算力需求正以前所未有的速度增长。从ChatGPT、生成式AI到智能驾驶和数字孪生，越来越多AI应用持续推动GPU性能提升，也让数据中心供电系统迎来了近二十年来最大的一次技术变革。

行业普遍认为，传统12V、48V供电架构已经难以满足新一代AI服务器对于高功率、高密度及快速动态响应的要求，800V高压直流（HVDC）正在成为未来AI数据中心的重要发展方向。与此同时，从SiC/GaN宽禁带器件到Power Shelf、Power Rack乃至MW级供电系统，研发测试对象和验证方法也在同步发生改变。

对于研发工程师而言，如何准确评估高功率器件性能、验证供电系统动态响应，并构建覆盖器件、模块到系统级的完整测试能力，正成为AI基础设施开发过程中不可忽视的重要课题。

AI算力持续跃升，数据中心供电架构迈向800V HVDC时代

过去十余年，数据中心供电架构始终围绕着提升计算效率和降低能耗展开。从传统CPU服务器到GPU加速计算，再到今天的大模型训练集群，算力需求不断攀升，也推动服务器功耗持续刷新纪录。

近年来，以生成式AI和大模型训练为代表的新一轮技术浪潮，使这一趋势进一步加速。相比传统IT负载，AI训练和推理任务具有更高的计算密度和更强的动态负载特性。特别是在数千甚至数万块GPU协同工作的训练过程中，服务器功耗会随着计算任务的变化在极短时间内发生剧烈波动，对供电系统提出了远高于传统数据中心的要求。

以NVIDIA最新发布的AI平台为例，采用Blackwell Ultra架构的AI机柜功耗已经达到约150 kW，而下一代Rubin平台预计将进一步提升至200 kW以上。与此同时，整机柜供电能力正快速向数百千瓦甚至兆瓦级迈进。对于数据中心而言，这意味着供电系统已不再只是基础设施，而是直接影响AI计算性能、系统稳定性和运行效率的关键组成部分。

如此高的功率密度，也使传统12V、48V供电架构逐渐接近物理极限。随着传输功率不断增加，低电压方案需要承载更大的工作电流，不仅增加了导体损耗和系统发热，也给母排设计、散热以及整体供电效率带来了巨大挑战。

因此，越来越多AI数据中心开始将目光转向800V高压直流（HVDC）供电架构。相比传统低压供电方案，更高的供电电压能够在相同功率下有效降低传输电流，从而减少线路损耗、提升系统效率，并为未来更高功率密度的数据中心预留充足的发展空间。可以说，800V HVDC不仅是供电电压的提升，更代表着AI数据中心供电架构的一次重要升级。

然而，供电架构的改变也意味着研发测试对象发生了变化。过去，研发人员更多关注单个电源模块或服务器电源（PSU）的性能验证；而今天，测试范围已经扩展到Power Shelf、电源机柜（Power Rack）以及整套HVDC供电系统。从功率器件、功率模块，到整机系统，每一级都需要更加精准、高效的测试验证，确保整个供电链路能够在高功率、高动态负载条件下保持稳定运行。

除了功率等级不断提高，AI负载本身也给供电系统带来了新的挑战。与传统服务器相对平稳的负载不同，大模型训练具有典型的高动态、同步变化特征。当大量GPU同时进入计算状态时，整个机架的功率可能在微秒级时间内发生快速阶跃变化，形成剧烈的di/dt事件。这不仅要求供电系统能够提供足够的输出能力，更要求其具备极快的动态响应速度，以保证输出电压稳定，避免因瞬态波动影响GPU计算精度甚至系统稳定性。

对于研发团队而言，这意味着测试重点已经不仅仅是测量"输出了多少功率"，而是需要深入评估功率器件、电源模块以及整套供电系统在高速动态工况下的真实表现。如何准确捕获高速瞬态波形、分析动态响应过程，并建立覆盖器件、模块到系统级的完整测试能力，正在成为AI数据中心研发过程中新的关键课题。

AI数据中心供电升级，正在重塑电源测试与验证体系

供电架构的升级，不仅改变了数据中心的设计理念，也正在重新定义研发测试的对象和方法。过去，电源研发更多聚焦于单个电源模块或功率器件的性能验证，测试对象相对独立，工作条件也较为稳定。而在AI数据中心时代，研发人员面对的是一条覆盖功率器件、服务器电源（PSU）、Power Shelf、电源机柜（Power Rack）直至整套800V HVDC供电系统的完整供电链路。随着功率等级不断提升，测试内容已经从传统的电气参数测量，扩展到器件特性、动态响应、系统效率以及整机稳定性等多个层面。

与此同时，新一代宽禁带半导体器件的大规模应用，也让测试面临新的挑战。为了满足高效率、高功率密度的设计需求，越来越多AI数据中心电源开始采用SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）器件。这类器件具备更高的开关频率、更低的开关损耗以及更好的转换效率，为800V HVDC供电架构提供了重要技术支撑。然而，其高速开关特性也使传统测量方式面临带宽不足、共模干扰严重以及测量误差增大的问题。

对于研发工程师而言，仅仅"看到波形"已经远远不够，更重要的是能够准确获取器件在真实工作状态下的动态特性。例如，双脉冲测试（Double Pulse Test）已经成为评估SiC和GaN器件开关性能的重要方法，能够帮助研发人员分析开通损耗（Eon）、关断损耗（Eoff）、开关速度以及动态导通电阻（Dynamic R_DS(on)）等关键参数。这些数据不仅直接影响器件选型，也关系到整个电源系统的效率和可靠性。

另一方面，随着测试对象不断向系统级扩展，研发实验室对于测试平台也提出了更高要求。从单个PSU到Power Shelf，再到MW级Power Rack，不同产品不仅功率等级跨度巨大，测试工况也更加复杂。传统测试设备往往需要多台仪器组合使用，不仅占用大量实验室空间，还会增加系统集成和维护成本。当开展大功率老化测试或极限工况验证时，大量测试电能最终以热量形式消耗，不仅增加运行成本，也进一步提高了实验室散热压力。

因此，新一代AI数据中心测试平台正在朝着自动化、模块化以及能量回馈方向发展。一方面，通过自动化测试系统减少人工配置和重复分析工作，提高研发效率；另一方面，通过模块化设计覆盖从器件到系统的不同测试需求，并利用能量回馈技术将测试过程中产生的电能重新回馈至电网，在提升测试能力的同时降低能耗和运营成本。这种从"测得准"到"测得快、测得全、测得高效"的转变，也正在成为AI数据中心研发实验室的重要发展方向。

可以看到，AI不仅改变了数据中心的供电架构，也正在推动测试验证体系同步升级。从功率器件到系统级供电平台，研发团队需要一套覆盖全流程、多层级的测试方案，以应对不断增长的功率密度、更快的动态响应以及更加复杂的验证需求。

直播回放

如果您希望进一步了解AI数据中心供电架构的发展趋势，以及Tektronix、Keithley与EA在器件、模块及系统级测试中的最新解决方案，可观看《AI浪潮下HVDC的挑战和测试解决方案》技术分享回放，深入了解AI服务器供电、800V HVDC架构、SiC/GaN器件测试以及MW级Power Rack验证等热门技术话题。

从器件到系统：Tektronix联合EA打造AI数据中心全流程测试解决方案

面对AI数据中心供电架构的快速演进，研发团队需要的不再是一台性能更高的仪器，而是一套能够覆盖器件评估、模块验证以及系统测试全过程的完整解决方案。围绕AI服务器电源及800V HVDC供电系统的研发需求，Tektronix联合EA（Elektro-Automatik）及Keithley，构建了覆盖功率器件、PSU、Power Shelf以及MW级Power Rack的全流程测试平台，为下一代AI数据中心研发提供从设计验证到系统测试的全面支持。

对于器件研发而言，SiC和GaN宽禁带半导体已经成为新一代高效率电源设计的核心。相比传统硅器件，更高的开关速度和更低的损耗能够显著提升系统效率，但也对器件特性测量提出了更高要求。尤其是在耐压、漏电流、动态导通电阻以及开关损耗等关键参数测试过程中，只有准确掌握器件真实工作状态下的性能，才能为后续电源设计提供可靠依据。

针对静态参数测试，Keithley高功率源表（SMU）能够实现高电压、超低电流测量，为器件耐压、漏电流等关键参数提供高精度表征能力；在动态参数测试方面，Tektronix自动化双脉冲测试平台能够帮助工程师快速完成开通损耗（Eon）、关断损耗（Eoff）以及动态开关特性的自动分析，减少人工计算带来的误差，提高测试效率和结果一致性。

与此同时，随着GaN器件工作频率不断提升，共模干扰已成为影响测量精度的重要因素。针对这一挑战，Tektronix推出基于IsoVu技术的新一代隔离电流测量方案，通过光隔离与射频隔离相结合，在保持高带宽测量能力的同时，大幅提升共模抑制能力，使工程师能够更加准确地捕获高速开关波形以及动态导通电阻变化，为宽禁带器件研发提供更加可靠的数据支撑。

图： Tektronix与Keithley联合提供覆盖静态参数、动态双脉冲测试以及高带宽隔离测量的完整器件级测试方案

随着研发工作逐步从器件层延伸至系统层，测试对象也从单个电源模块扩展至Power Shelf乃至MW级Power Rack。相比传统实验室环境，AI数据中心供电系统不仅功率等级更高，而且需要验证不同模块之间的协同工作能力，以及整个供电系统在高动态负载下的稳定性和可靠性。

针对这一需求，Tektronix联合EA推出覆盖系统级验证的完整测试平台。EA双向直流电源及电子负载系统可根据不同测试需求灵活构建PSU、Power Shelf以及Power Rack测试环境，实现电源与负载一体化测试。依托模块化设计，系统能够根据项目规模快速扩展至数百千瓦甚至兆瓦级测试能力，满足AI数据中心供电系统持续升级带来的验证需求。

更重要的是，在大功率测试过程中，EA能量回馈技术能够将测试过程中产生的大部分电能重新反馈至电网，而不是以热量形式消耗，不仅显著降低实验室运行成本，也减少了制冷系统负荷，为长时间、大功率测试提供更加绿色、高效的解决方案。对于AI数据中心研发实验室而言，这意味着不仅能够完成更高功率等级的测试验证，也能够在保证测试能力的同时兼顾实验室运营效率。

图： EA模块化双向电源及能量回馈系统支持从PSU到MW级Power Rack的系统级测试验证

通过将Tektronix高性能示波器与自动化分析软件、Keithley精密源表以及EA模块化能量回馈平台有机结合，研发团队能够建立覆盖器件、模块到整机系统的完整测试能力。从早期器件选型、控制策略优化，到Power Shelf验证，再到AI数据中心供电系统最终测试，整个研发流程均可在统一的平台上完成，大幅提高测试效率，降低系统集成复杂度，并帮助研发团队更快完成产品验证和工程化落地。

图：Tektronix联合Keithley与EA打造覆盖器件、模块及系统级的AI数据中心完整测试平台

结语

AI时代的到来，正在推动数据中心基础设施进入新一轮技术变革。从GPU算力持续提升，到800V HVDC供电架构逐步落地，再到SiC、GaN等宽禁带器件加速应用，整个产业链都在向更高功率密度、更高效率以及更高可靠性方向发展。而这些变化，也让研发测试从过去的"验证产品是否可用"，逐渐演变为推动产品创新的重要环节。

对于研发团队而言，测试平台的价值已经不仅体现在测量精度，更体现在能否覆盖器件、模块到系统的完整验证流程，帮助工程师更快发现设计问题、优化控制策略，并提升产品一次性通过验证和认证测试的成功率。随着AI数据中心建设不断提速，自动化、系统化、模块化的测试能力，将成为下一代电源研发的重要基础设施。

围绕这一趋势，Tektronix联合Keithley及EA，通过覆盖宽禁带功率器件测试、双脉冲动态分析、高带宽隔离测量、双向电源及能量回馈系统验证等完整测试能力，帮助客户构建贯穿研发全过程的测试平台。从实验室中的单颗SiC/GaN器件，到Power Shelf、Power Rack乃至MW级AI数据中心供电系统，研发团队都能够基于统一的测试平台完成更加高效、精准的验证工作，为下一代AI基础设施创新提供坚实的测试支撑。