超導電纜資料中心創新是這篇文章討論的核心



微軟用超導體顛覆資料中心!零電阻電纜能救 AI 危機嗎?2026 年關鍵技術全解析
示意圖:微軟正探索將高溫超導體技術應用於資料中心的電力傳輸,以支援日益增長的 AI 運算需求。(圖片來源:Brett Sayles from Pexels)

💡 快速精華

  • 核心結論: 微軟正與 VEIR 等合作夥伴測試 HTS 電纜,目標在 2026 年實現商用化,解決 AI 資料中心的電力傳輸瓶頸。
  • 關鍵數據: HTS 電纜可傳輸 3 兆瓦電力,尺寸與重量較傳統電纜減少 10 倍以上;全球 AI 基礎設施支出預計達 3 兆美元。
  • 行動指南: 關注微軟威斯康辛州 Fairwater 設施的落成,以及 HTS 冷卻技術的進展。
  • 風險預警: HTS 仍面臨供應鏈挑戰與液氮冷卻成本,大規模部署需克服物理限制。

為什麼微軟急需 HTS?

微軟正在其最新的資料中心部署高溫超導體(High-Temperature Superconductor, HTS)電纜技術,這不僅是為了提升效率,更是對抗即將到來的「電力地獄」的策略性布局。隨著生成式 AI 模型越來越大,對 GPU 算力的需求呈指數級成長,傳統的電力傳輸基礎設施已開始出現瓶頸。電網限制、空間擁擠與散熱需求,迫使微軟尋求下一代的解決方案。

根據報導,微軟在威斯康辛州的資料中心投資超過 70 億美元,其中 Fairwater 設施預計於 2026 年初啟用。該計畫採用微軟「以社區為先的人工智慧基礎設施」框架,承諾資助電網升級並承擔電費,以避免當地居民電價上漲。這顯示微軟已意識到,基礎設施的擴張不能只看技術面,社會面的和諧同樣關鍵。

👨‍💼 Pro Tip 專家見解

「微軟此舉顯示,AI 競賽的下一個戰場不在於晶片算力,而在於能源效率與基礎設施的物理極限突破。誰能解決『最後一哩電』的問題,誰就能支撐更大的模型訓練。」

HTS 技術原理:零電阻的實踐

高溫超導體的突破在於其「零電阻」特性。相較於傳統銅纜或鋁纜在長距離傳輸時會損耗約 5-10% 的電力,HTS 電纜能將損耗降至理論上的零。這對於需要承載極高功率密度(high power density)的 AI 資料中心來說,意味著可以在更小的物理空間內,傳輸更多的電力。

微軟與 VEIR 的試點合作結果顯示,一條 HTS 電纜可傳輸高達 3 兆瓦(3 MW)的電力,而其尺寸與重量相較傳統方法減少超過 10 倍。這種高功率密度的特性,不僅減少了實體基礎設施的需求,也降低了變電站擴建的需求。

然而,HTS 技術的一個關鍵痛點在於「冷卻需求」。與低溫超導體(如 LHC 使用的鈮鈦)不同,HTS 通常需要液氮冷卻(約 77K),這增加了系統的複雜度與營運成本。

高溫超導體 (HTS) 與傳統電纜效率比較圖 本圖比較了 HTS 電纜與傳統銅纜在電力傳輸效率、尺寸與功率密度上的差異。數據來源:VEIR 試點計畫。

HTS 電纜 vs 傳統電纜:效率與功率密度對比

HTS 電纜 傳統銅纜

傳輸效率 (%) 99% 99.9%+

功率密度 (x) 1x (基準) 10x+

*數據基於 VEIR 與微軟的試點測試結果

2027 年市場規模與競爭格局

微軟並非唯一一家對 HTS 技術寄予厚望的科技巨頭。Meta 計劃於 2026 年啟用名為「Prometheus」的千兆瓦級資料中心站點,顯示整個產業對高密度、高效率電力解決方案的需求正在爆發。

根據市場分析,全球 AI 基礎設施相關支出正朝向 3 兆美元的規模邁進。然而,由於電力限制而閒置的 GPU 數量也不在少數,這凸顯了「能源基礎設施」已成為 AI 發展的最大瓶頸。在此背景下,HTS 技術的突破將為釋放這些閒置算力提供關鍵路徑。

專家預測,HTS 電纜市場將在未來幾年內快速成長,尤其是在資料中心與電網升級領域。預計到 2030 年,全球電力需求預計將翻倍,而 HTS 技術將成為滿足這一波需求的關鍵拼圖。

指標 2024-2025 現況 2026-2027 預測
微軟 Fairwater 設施 建設中 啟用(測試 HTS)
HTS 電纜商用化 試點驗證 預期小規模商用
AI 基礎設施閒置 GPU 比例 顯著 隨 HTS 導入下降

挑戰與風險:冷卻地獄與供應鏈

儘管 HTS 技術前景誘人,但其大規模部署仍面臨諸多挑戰。首先,HTS 材料的供應鏈目前相對有限,主要集中在少數幾家製造商。此外,維持 HTS 電纜所需的大規模液氮冷卻系統,本身就是一個能源密集型的過程,這在某種程度上抵消了其「零電阻」帶來的節能效益。

微軟發言人坦言,該技術目前仍在「測試與驗證階段」,尚無確定的推出日期。這意味著產業可能需要等到 2026 年甚至更久,才能看到大規模的 HTS 部署。相較之下,傳統電纜的改進方案(如更粗的銅纜或優化配電)可能在短期內仍是更實際的選擇。

另一個值得關注的面向是 HTS 與微軟小型模組化反應爐(SMR)研究的潛在互補性。如果未來能將 SMR 的低溫餘熱用於 HTS 的冷卻需求,或許能形成一個更為閉環且高效的能源系統。

⚠️ 風險預警

HTS 技術的商業化時程可能因供應鏈瓶頸或冷卻技術遲遲無法突破而延後。投資者應密切關注微軟與 VEIR 的合作進展,以及液氮成本的波動。

常見問題 (FAQ)

Q1: HTS 電纜什麼時候能普及?

根據目前的產業預測,HTS 電纜預計將在 2026 年開始進行小規模商用部署,但要達到全面普及可能需要數年時間,具體取決於材料成本下降與冷卻技術的突破。

Q2: HTS 技術會取代傳統資料中心的電力系統嗎?

在可預見的未來,HTS 更可能被應用於特定的高密度場景(如 GPU 叢集核心區域),而非完全取代傳統系統。它是對現有銅纜系統的補充,而非立即的替代品。

Q3: 微軟為什麼選擇威斯康辛州作為試點?

威斯康辛州提供了相對優惠的政策環境與充足的土地,且微軟的 Fairwater 計畫當地社區提供了電費補貼,這有助於減少基礎設施建設的阻力。

參考資料

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