白話科技|HVDC高壓直流電是什麼?台廠概念股有哪些?為何是資料中心配電新解方?
白話科技|HVDC高壓直流電是什麼?台廠概念股有哪些?為何是資料中心配電新解方?

AI需求持續發酵,包括Meta、Google、Amazon、OpenAI等大戶,無不加蓋資料中心,以應付未來的算力需求。

然而,與算力隨之而生的是電力需求,而隨著GPU效能持續增加用電量持續攀升,AI晶片龍頭輝達(NVIDIA)也預告將於2027年導入800伏特 HVDC(高壓直流)架構,用來支援新一代Kyber 1MW機櫃。

目前AI伺服器的電力配置,需將電網的交流電(AC)轉換成直流電(DC)再提供給各機櫃使用,中間需要許多的轉換節點,也造成電力的損耗和熱能產生。

但如果從配電的開始就以直流電來配送電力,就能大大減少能源損失。也因此,高壓直流電(HVDC)就扮演著關鍵角色。

HVDC是什麼?AI時代來了,電力也要升級

到底高壓直流電(HVDC)是什麼?

一般常見的電力裝置使用的是交流電(AC),電流在傳輸過程中會產生熱損,就像油罐車在配送油品至加油站的途中,因為溫度升高而出現的揮發損耗。當油品卸入加油站地下油槽時,氣壓變化也會造成氣化損耗,這就如同電力進入終端設備時因轉換效率而產生的能量損失。

而高壓直流電(HVDC)相較於傳統交流電(AC),就像是將油品透過密閉高壓管線直接輸送,而非使用一車車油罐車運送。密閉管線則能穩定控制壓力與流速,幾乎沒有損耗。HVDC 同樣透過穩定電壓與單一方向流動,大幅降低傳輸損耗、提高效率,特別適合跨區、超長距離的電力傳輸需求。

在現有的AI伺服器配電架構上,採用的是低壓直流匯流排(Busbar)進行供電,電壓僅有48V、54V(伏特),需要更粗的銅線傳輸電力,才能維持伺服器功率,導致能量因電流過大而發熱損耗,但若改成高壓直流電(HVDC),以400V、800V的電壓供電,電流就可以降低,減少熱損耗。

簡單來說,HVDC主要的優點就是可以把大量的電,從很遠的地方、或是從一些特別的地方(像是海上風力發電廠)高效地送過來,而且損耗比較少。對於未來的AI伺服器這種「用電大戶」來說,直接用HVDC供電,就像是把「高速公路」直接接到電腦裡,讓電腦可以直接「吃到」更純淨、更有效率的電,也能更省電。

HVDC可將電源效率從87.6%提升至89.1%,若再簡化透過固態變壓器,電源傳輸能效將增加至92.1%。台達電源及系統事業群副總裁暨總經理陳盈源指出,即使是1%的效率提升,對於一個GW(十億瓦)級別的資料中心來說,也相當於節省了10MW的電力,能顯著節省大量的用電成本。

HVDC常見的應用場域:

1. 跨海或長距離的電力傳輸 :將風力發電或太陽能發電的電,從海上或偏遠地區送到城市。
2. 連接不同國家的電網 :不同系統的國家可以互相支援用電。
3. 大型再生能源發電廠 :如海上風電場,因位置相距遠,用 HVDC 傳輸效率更高。
4. AI資料中心/伺服器 :未來必然會越來越多,HVDC為直流電可減少轉換損失,更省電。

以目前正在量產的輝達GB200 NVL72的機櫃來說,一組機櫃用電量是140kW,其供電的方式已從交流電(AC)轉換成直流電(DC),但現有的資料中心仍然以AC電源供應為主,陳盈源指出,從電網到晶片的電力轉換,傳統AC架構的供電效率僅約87.6%,「每一次電壓轉換都會產生損耗並轉化為熱能,導致大量電力在未使用前就損失掉,」且AI伺服器的負載變化劇烈(例如從120KW增至1.2MW),這會導致電壓不穩定,造成不斷電系統(UPS)異常放電、電池壽命縮短,發電機因無法承受快速負載變動而損壞,甚至可能引發電網跳電。

而一台機櫃中,AI伺服器就佔用了機櫃中四分之三的空間,使得機架式電源、備用電源(BBU)或機架式電容(PCS)等電力設備沒有足夠的額外空間安裝,若轉換成高壓直流 (HVDC) 電源架構,能提升AI資料中心供電效率並簡化電力傳輸路徑。透過減少電力轉換次數來提高效率,能減少30%以上線路損失,橋接50Hz/60Hz電網,也成為全球電網升級的首選技術。

台灣有哪些廠商布局HVDC?

HVDC的配送需要有高壓電纜、電源供應器以及變壓器,以下為各領域台廠布局:

白話科技_HVDC電網概念股.jpg
AI伺服器用電龐大,帶動相關電網零組件廠商需求,台達電也積極布局最新AI伺服器800V電源架構。
圖/ 黃詩媛製圖

高壓電纜

在電力傳輸路徑中,高壓電纜扮演著輸送電力的「血管」。台灣的線纜大廠如華新麗華、大亞等,雖然傳統上主力在AC高壓電纜,但由於HVDC對電纜絕緣與材料有更高要求,這些廠商也正積極投入HVDC專用電纜的研發與製造,未來可望成為HVDC傳輸基礎設施的關鍵供應商。

電源供應器

除了上述重電與線纜廠商,電力電子與電源供應器廠商台達電也在5月宣布投入HVDC電力設備技術開發,預期將加速HVDC在資料中心的普及。根據口袋學堂指出,台達電目前在HVDC相關產品占比總營收24%,設備如資通訊基礎建設、800V HVDC電源櫃、1.8MW動力系統。

台達電指出,針對800V HVDC全新架構,已開發對應的電源產品,預期很快會導入客戶端應用。而台達電也是少數從「電網到晶片(Grid-to-Chip)各個轉換階段都可以提供完整電源和散熱方案的供應商,目前相關產品也已送樣給客戶驗證。

變壓器

華城則是聚焦在HVDC變壓器的訂單,預計占比營收超過30%,並且擁有全台首座500kV HVDC單相400MVA變壓器製造技術,目前訂單能見度滿載到2028年。

士林電機則是啟動變壓器和直流繼電器(HVDC RELAY)新產線,此產品也是HVDC系統中重要的保護元件。

世界經濟論壇2025年年度會議指出,2024年全球資料中心總用電量為2,610億度電,相當於全台灣一年的用電總量(2024年為2,830億度電),他們也預估未來全球資料中心(包括超大型及邊緣運算)2022到2030年用電量將增長300%,預計到2027年,全球AI資料中心的用電量將會增加到5,000億度(kWh)。

陳盈源2025年5月曾於「COMPUTEX系列論壇活動–AI NEXT FORUM」論壇中表示,蓋一個電廠3~5年,以現在資料中心的用電成長幅度,供給根本不夠,如何讓配電更有效率、更節能的被使用,是在AI蓬勃發展下,各個資料中心都需要面對的課題。

而高壓直流電(HVDC)作為一種高效、低損耗的電力傳輸技術,正好回應AI資料中心急遽升溫的用電挑戰,也有助推動電網升級、邁向淨零轉型。而台灣廠商憑藉在電源供應器、重電設備、變壓器以及線纜等領域的技術與全球供應鏈地位,有望在全球AI能源轉型中扮演關鍵角色,為台灣帶來新的產業成長動能。

延伸閱讀:電費愈貴它愈搶手,虛擬電廠是什麼?為何是AI時代穩定供電關鍵?

資料來源:口袋學堂環境資訊中心

責任編輯:李先泰

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補齊未來電子業版的關鍵拼圖!矽眾科技以高階溫度補償驅動晶片IP,助攻高階AI與車用市場
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你是否曾好奇,為何今日的手機能在艷陽下持續運作,而電動車也能從零下的極地順利駛出,精準感測周遭環境?

看似尋常的應用場景背後,其實隱藏著一顆默默進行的「溫度偏移校正」關鍵晶片。這類負責環境感知、並能進行溫度補償的「驅動晶片」,是電子元件穩定運作不可或缺的一環 。然而,這塊高階驅動IC的研發,長期以來卻是臺灣在全球半導體供應鏈中相對薄弱的環節,使得臺灣眾多在零組件領域傲視全球的廠商,在高階應用市場中受制於人。

矽眾科技鎖定高階溫度補償驅動晶片IP,要替臺灣補足產業鏈缺口

「我們臺灣在零組件領域,其實有很多世界第一,例如在全球市佔率領先的振盪器,但始終難以打進高階產品線,就是因為缺少能驅動這些零組件的高階晶片。」矽眾科技創辦人陳世綸開宗明義地指出產業痛點。他解釋,許多臺灣零組件廠商雖擁有卓越的製造能力,但在高階驅動晶片上卻高度仰賴美日大廠,而國際大廠往往不願開放最先進技術,臺灣廠商因此缺乏在價值鏈高附加價值鏈段的話語權,只能在低利潤的紅海市場中競爭。如何打破技術封鎖、強化自主關鍵技術,成為臺灣電子產業邁向國際高端市場的關鍵課題。

而矽眾科技的成立,正是為了補上這道斷鏈而生。作為少數專注零組件驅動晶片矽智財(Silicon Intellectual Property , IP)開發的企業,當AI運算與電動車市場爆發性成長,矽眾科技以可重複授權、穩定可靠的矽智財解決方案,成為產業鏈中不可或缺的關鍵推手。陳世綸說當高階電子產品對穩定性的要求日益嚴苛,就更考驗元件必須能在高溫、低溫甚至劇烈溫度變化下維持效能。這正是「溫度補償」(Temperature Compensation)技術的關鍵價值所在。

「矽眾科技的IP 就像貼心的助理,提醒元件「冷了多穿衣服、熱了脫下外套」,透過溫度補償即時調整參數,即使處於零下 40 度的嚴寒或高達 140 度的酷熱環境,訊號依然能保持精準一致。」陳世綸生動地形容 。

透過開發板進行晶片溫度感測與數位校準測試,確保 MEMS 感測器在不同溫度下依然能維持精準運作。
透過開發板進行晶片溫度感測與數位校準測試,確保 MEMS 感測器在不同溫度下依然能維持精準運作。
圖/ 數位時代

他進一步解釋,晶片內整合了類比的溫度感測器來偵測環境溫度,並將數據傳送給數位電路進行判斷與分析,數位電路再發出指令,精準校準MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 感測器的參數,確保其在不同溫度下都能提供正確值,避免因溫度變化導致的誤差和功能喪失,例如手機熱當或汽車失靈 。這種「類比感知+數位判斷校準」的整合能力,正是矽眾科技在高階驅動晶片領域所構築的技術壁壘。

陳世綸表示,矽眾科技之所以選擇IP這條賽道,正是看準了其在產業中的獨特價值。作為IP公司,其設計模組能適用於從0.18微米的成熟製程到小於10奈米的先進製程,客戶可根據自身產品需求快速整合,大幅縮短開發週期。這種靈活性,不僅讓矽眾能服務更廣泛的客戶群,也賦予了臺灣零組件廠商快速切入高階市場的機會。

晶創IC補助計畫奧援,矽眾科技以IP挺進高階市場布局全球

然而,IP的研發是條燒錢的漫漫長路。陳世綸坦言,由於IP的價值在於其穩定性與可重複使用性,但要達到這個門檻需反覆測試與驗證 。他透露,矽眾科技的IP中,每個驅動電路區塊都必須經過數次的設計定案(tape-out)與實體測試,而每次的成本都高達數萬至數十萬美金不等。「沒有政府的計畫支持我們根本做不到,」陳世綸感念地表示,而他口中的計畫正是由經濟部產業發展署所推動的「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」(以下簡稱晶創IC補助計畫),讓團隊得以持續突破與精進,追求每個電路區塊的極致穩定性與精準度。

晶創IC補助計畫的資金補助,不僅加速矽眾科技的測試進程,也成功讓這個具備溫補能力的高階驅動晶片IP跨入車用與AI市場 。陳世綸說明,此IP主要針對高階MEMS零組件,特別是應用於5G手機、低軌道衛星、AI伺服器中需要高頻率、高準確度且耐溫的振盪器 。同時,它也符合嚴苛的車用認證,確保車載系統在極端溫度下的穩定性 。此外,此IP亦可支援手機中的胎壓偵測、高度偵測等MEMS感測器,因未來的電子產品將大量使用這類元件,且需具備溫度補償能力以維持精準度 。

如今,矽眾科技已與美加、日本、歐洲及臺灣等國內外大廠展開合作。陳世綸欣喜地表示,許多客戶原本因買不到關鍵驅動晶片而受限於低階市場,現在矽眾科技的IP補上了這一塊,他們也終於能進軍高毛利產品線。目前,已有合作夥伴將矽眾的高階驅動晶片IP導入車用認證流程,未來甚至可望進一步進入低軌道衛星與醫療穿戴市場。

矽眾科技站穩利基市場,與全球MEMS企業共舞

有了晶創IC補助計畫的挹注,矽眾科技更能以關鍵 IP 、溫度補償技術,帶領團隊協助臺灣半導體產業鏈從
有了晶創IC補助計畫的挹注,矽眾科技更能以關鍵 IP 、溫度補償技術,帶領團隊協助臺灣半導體產業鏈從「代工製造」轉向「設計賦能」。
圖/ 數位時代

比起一家公司從頭到尾包辦整顆IC的傳統模式,IP公司更像是站在舞臺後方的設計者,協助每一位客戶量身打造表演服、背景道具與燈光效果,讓他們能快速踏上國際舞臺。「我們不做整套產品,但我們讓臺灣的零組件有機會躋身高階應用,不再只是代工。」陳世綸堅定地說,矽眾科技的策略,是站在面對未來5到10年需求的位置上,看見即將來臨的市場缺口,然後在它出現前就先把技術準備好 。

「我們希望矽眾科技未來是跟著全球 MEMS 企業一起共舞,」陳世綸生動的描繪出公司的願景,矽眾科技透過獨特的IP商業模式、關鍵的溫度補償技術以及晶創IC補助計畫的強力奧援,不僅成功在利基市場中站穩腳步,更為臺灣半導體產業開闢了一條高值化的新路徑。這項成果不僅是矽眾科技自身的里程碑,也證明臺灣的IC設計實力,已在全球高階半導體供應鏈中找到了新的戰略位置,從過去的「代工製造」轉向「設計賦能」,引領臺灣零組件產業邁向更高層次的全球市場競爭力。

|企業小檔案|
- 企業名稱:矽眾科技
- 創辦人:陳世綸
- 核心技術:5G通信、人工智慧、物聯網、車用電子矽智財(IP)設計服務
- 資本額:新臺幣1仟700萬元
- 員工數:6人

|驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫簡介|
在行政院「晶片驅動臺灣產業創新方案」政策架構下,經濟部產業發展署透過推動「驅動國內IC設計業者先進發展補助計畫」,以實質政策補助,引導業者往AI、高效能運算、車用或新興應用等高值化領域之「16奈米以下先進製程」或「具國際高度信任之優勢、特殊領域」布局,以避開中國大陸在成熟製程之低價競爭,並提升我國IC設計產業價值與國際競爭力。

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