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延續電網升級,台鏈站制高點,AI算力之巔的能源枷鎖,科技巨頭如何破解?

產業評析   2026/02/11

從24年下半年開始,AI的競爭維度正在被改寫。過去投資人談的是TFLOPS(算力)、CUDA核心與高頻寬記憶體(HBM)的供給,如今雲端業者與晶圓廠更在意的是以TWh為單位的用電單位:電從哪裡來、能不能穩、夠不夠環保。國際能源署(IEA)曾估計,資料中心在22年約耗電460TWh,但到了26年,這個數字可能攀升至1050TWh,屆時用電量將相當於整個日本的年發電量,特別的是美國資料中心,更將從由22年的200TWh升至26年的260TWh,約占全美年用電的6%。

這些數字的重量,在AI伺服器進入世代交替時更具體,從輝達歷年展示的AI機櫃規格中,GB200 NVL72單機櫃功耗達130kW,Rubin平台突破150kW,未來更可能達到600kW等級。傳統48V或54V機櫃配電是為kW等級設計,面對即將到來的MW等級的AI機櫃已不再適用。輝達所主導的HVDC架構,就是為了解決過去電力傳輸路徑中多次轉換損耗,因此設計出800V的直流供電架構。

輝達在去年宣布與十8家矽晶片與電力系統供應商合作推動 800VDC。合作夥伴包括晶片供應商OnSemi、ROHM、電源模組的台達電(2308)、光寶科(2301)、Flex Power、電力系統商Vertiv、Eaton、Schneider Electric…等,意在透過「電源與運算分離」設計,將電力轉換、配電與備援集中於獨立電源櫃,再以高壓直流形式輸送至運算端,根據業界研究,HVDC能降低約5~10%的總耗電量,同時也能減少銅材使用以及散熱系統的負擔,另一條技術路徑則是由OCP推動、雲端服務業者主導的±400VDC架構。當電力成為稀缺資源,CSP大廠對資料中心選址、電網升級、儲能配置、無碳供電契約,開始取代單純「買伺服器」的擴產思維,土地與電力的限制更是衍生後續太空AI資料中心的相關討論的主因。

近年一個最具代表性的趨勢,是CSP巨頭將大型資料中心加速落地德州。顯然在爭奪AI主權的賽道中,擁有資金與晶片已經不夠,他們的雄心正遭遇新的障礙:電力供應。谷歌去年宣告加碼400億美元,在德州建3座資料中心、投資期到27年,該筆成為谷歌在美國各州最大的投資;另外還包括亞馬遜、Anthropic、Meta也紛紛聚焦德州插旗,OpenAI在德州建造資料中心,已從開發商Crusoe口中證實從2棟擴建至8棟,未來將支援40萬台GB200 NVL72機櫃。

為什麼是德州?最主要除了優惠稅率之外,在於這片土地擁有全美唯一的獨立電網系統(ERCOT)。這套系統不受聯邦能源監管委員會(FERC)繁瑣規範的約束,讓電力交易與電網併網具備極高的彈性,對分秒必爭的AI大廠來說至關重要,德州豐富的天然氣資源與快速擴張的再生能源,加上全美最低水準、約6~7美分/kWh的工業電價,使其成為爭奪「電力主權」的理想樞紐。光是25年,德州就吸引了超過220億美元的私募股權資金投入電力與資料中心開發,顯見在算力競賽中,擁有穩定的電力基礎設施已與擁有晶片同等重要。

如果說上述的話題是「電從哪裡來」的選址題,那麼電網韌性升級與全球2050淨零碳排目標,則是各國從政府到企業端進入AI世代必須面對的遠慮。以美國來說,21年、22年通過的基礎設施投資和就業法案(IIJA)及降低通膨法案(IRA),至今政府已撥款290億美元用於電網現代化。這股需求同樣反映在台灣,台電在22年的「強化電網韌性建設計畫」,計畫分十年投資5645億元,以分散電網工程、強固電網、與系統防衛能力三大主軸。

在淨零趨勢下,Google、微軟等雲端巨頭也將再生能源目標從過去的RE100轉為24/7 CFE全時無碳電力,意即每小時所消耗的電量都必須來自無碳能源,這使資料中心必須在太陽能白天充沛、夜間斷供的間歇性挑戰中,找到新的解方。當資料中心負載高度集中、波動頻繁,單靠「多買幾張綠電憑證」已無法解決供電缺口,更貼近負載端的電池儲能系統(BESS),開始從園區一路延伸到機櫃架構當中。為了配合這類全時無碳電力,BESS的角色已從資料中心的備援,轉變成為調度負載、穩定電網頻率的「系統核心」,搭配小型核電廠(SMR)與二氧化碳電池等新興技術的發展,正成為AI巨頭確保電力不停機的堡壘。

SMR是一種新興的發電選擇,雖然還未正式進入商業化,但因具備模組化、安全性高、就近部署於資料中心旁的優勢,已逐漸取得各大CSP廠的響應,多家研究機構及學者指出,SMR有望成為補足美國未來電力缺口的關鍵選項。就從Amazon、Google、Meta、Mircrosoft接連與SMR開發商簽署購電協議,正顯示出核能正是這些科技大廠達成無碳供電、擺脫公共電網依賴的利器。AI巨頭近年除了SMR布局之外,包括太陽能、風能、地熱、燃氣機組、燃料電池供電,搭配儲能系統與微電網架構,亦是發展多元低碳能源的方向。

在電網升級的過程中,台廠憑藉著深厚的製造實力,正站在一個極其有利的位置,首先是重電設備的外銷熱潮,華城(1519)具備生產345kV~525kV級超高壓變壓器的技術能力,成功切入美國電網升級的需求,訂單能見度已排至28年後;中興電(1513)則在GIS開關領域穩坐龍頭,市占率約7成,在台灣也穩健拿下各式台電標案,在手訂單約400億元。而在機房內部的電力中繼站,台達電(2308)與光寶科(2301)展現了強大的系統整合能力。台達電擁有從「電網到散熱」的全線覆蓋,投入多年研發出固態變壓器(SST),其能源轉換效率高達98.5%;光寶科也開始與輝達展開800V HVDC電源設計的合作,另與雲端大廠客戶針對ASIC、GPU伺服器電源模組與BBU合作,進入驗證階段。

值得注意的是備援電力模組(BBU)的轉向,傳統UPS早已難以應對瞬間大量電流的負載波動,目前也已轉向將電池組直接整合進電源櫃內的BBU架構,這帶動了如順達(3211)、AES-KY(6781)新一波的成長動能。其中的AES-KY去年BBU營收占比已上衝7成,順達則與台達電之間有著更深入的高電壓BBU產品合作。就連和碩(4938)都看準BBU的趨勢,參與系統電(5309)私募成為該公司最大股東,憑藉系統電擁有美國製造擴廠的利基,和碩可望間接掌握BBU最關鍵的電池芯材料與BBU量能。除此之外,供應鏈中還有一股隱形的勢力正在崛起,因應AI電壓持續提高的趨勢,已有本土線纜大廠布局相關直流電專用線材。

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