乐高数据中心的狂野西部(The Wild Wild West Of LEGO Datacenters)

原文:SemiAnalysis Newsletter · 免费部分全文中译 · 付费墙后内容未包含

劳动力问题与模块化救援

今天我们来深入探讨数据中心建设的世界,因为如今数据中心的建造方式与这个行业的传统做法已经大不相同。混凝土墙以成品板材的形式运抵现场,机电房到场时已经布好了线,有时甚至整个数据大厅都是用卡车直接运来的。世界上一些最大的数据中心,正越来越多地以拼装新款蜘蛛侠乐高套装的方式来组装——只不过这里的"积木"重达 50,000 磅,而且复杂程度略高一筹。这就是模块化建造的世界。

从超大规模云厂商(Hyperscaler)到托管运营商(Colo),再到如今连 AI 实验室也加入其中,模块化建造已经成为快速建设的默认打法。我们收录在 SemiAnalysis Industrials Model 中的模块化追踪器(Modular Tracker),覆盖了超过 61GW 的模块化容量和 1,000 多个采用某种形式模块化或预制策略的站点。按模块化类别和设备类型的完整细分数据收录在 Industrials Model 中。我们估计,到 2028 年底,模块化渗透率将达到总在运容量的 30% 以上。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

超快速模块化设计正日益成为常态。一年多前,我们率先指出了 Meta 向"帐篷"式建筑的重大转变。如下所示,AWS 如今也在以非常大的规模推出自己的模块化设计,代号为"SAMDC"。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

要理解其中的原因,我们需要先审视一个仅靠资本主义激励机制无法跨越的结构性瓶颈:劳动力。

我们近期的文章一直在朝着这个瓶颈的方向推进。在《太空数据中心的理由》(The Case for Space Datacenters)一文中,我们展示了地面容量的天花板。上个月,在《别再说 2026 年美国一半数据中心产能被取消了》(Stop Saying Half of 2026 US Datacenter Capacity Is Canceled)一文中,我们论证了大多数瓶颈都被误解了,而且是可以解决的。但建筑行业技工是个例外——电工和管道工的短缺是无法迅速化解的。对这些人才的争夺早已成为真正的制约因素,这一点在 Crusoe 这样的运营商将工资抬高 30% 以吸引人才前往阿比林(Abilene)工地时已清晰可见——该工地高峰期需要超过 9,000 名工人。

来源:SemiAnalysis Industrials Model、美国人口普查局

为了按工种逐一量化劳动力短缺,我们现在还将劳动力模型(Labor Model)纳入了 Industrials Model。它把我们数据中心模型(Datacenter Model)中逐州的建设规划,换算成每个工种的需求工时,并与可触达的劳动力供给进行对比。为了在模块化登场之前先框定问题,下图是不含模块化建造的情形:劳动力需求曲线假设在预测期内每 GW 的用工量大体持平,尚未反映我们将在本文后文讨论的益处。另一方面,各州可触达的劳动力供给,会受到美国其他州在建容量规模以及劳动力被抽走程度的影响。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

电工是一个明显的例子,他们占数据中心项目总建筑工时的 30-40%。下图显示,受巨大的关键任务(mission-critical)需求驱动,电工短缺预计将在 2027 年出现。逐州来看,短缺在建设集中的地区最为严重,比如得克萨斯州和俄亥俄州。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

对此的回应是,每家运营商和供应商如今都在竞相转向模块化——本质上是把可重复的工作从现场抽离、搬进工厂:从墙板到电力房再到冷却撬装(skid),一切都在工厂里与现场施工并行建造,然后作为成品单元交付。此外,模块化的好处不只是缓解劳动力紧张,还承诺带来大幅的速度和工期提升。而在今天,速度就是收入。

这一转变已经在进行中,Compass 和 Switch 是最早将部分数据中心建设移出场外的运营商。如今,对电气设备采用某种形式的撬装方案,已经成为各家运营商的标配。AWS 的 Houdini 项目预制了白空间(white space)的建设部分,把服务器进场前的时间从数月压缩到数周。Meta 正在搭建覆以织物的"帐篷"式大厅。与此同时,一批新进入者——无论是 OEM 厂商还是系统集成商——都在围绕模块化专门构建业务。

在这篇深度报告中,我们自下而上地重构了模块化的账本,对照 Vertiv 或 Schneider 等供应商提出的速度和成本主张逐一验证,发现模块化建造可以把建设窗口压缩约 36%(即 7-9 个月),并且按每 MW 资本开支(Capex/MW)计算约便宜 8%。我们还分析了 Vertiv 这样的供应商如何通过提供全栈解决方案来扩大其在每个项目中的价值获取——从历史上约 350 万美元/MW 的设备含量,提升到模块化方案下的约 700 万美元/MW。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

但问题在于,如今似乎一切都被称作"模块化",而供应商、EPC 总包商和托管运营商在很多情况下描述的其实是完全不同的东西。为了给这片蛮荒之地带来一点秩序,本文将拆解"模块化"到底意味着什么。我们绘制了供应商版图,构建了一个包含 80 多家厂商的模块化宇宙,并检验供应商的主张是否站得住脚。

对于订阅用户,我们聚焦主要受益者,逐一拆解各家的定位——从上市公司(FIX、STRL、PWR、VRT、SU、FLEX……)到 Infra Partners、Bladeroom、Faith Technologies 等非上市挑战者,并提炼我们近期核心研究(Core Research)订阅笔记中的关键洞见:关于 Comfort Systems 的《模块化资本开支就是护城河》(Modular Capex Is The Moat),以及关于 Sterling Infrastructure 的《在关键处制胜:通过得州、太平洋西北和中西部实现 TAM 翻两番;CEC 附带业务带来每 MW 设备含量翻倍;约 60 亿美元年化收入在望》(Winning Where It Counts: Quadrupled TAM via Texas, Pacific Northwest, and the Midwest; 2X Content per MW from CEC Attach; ~$6B Run-Rate In View)。

在正式开始之前,我们要感谢 QTS、EdgeConneX、Aligned Data Centers、Schneider Electric、Applied Digital、DG Matrix、Aran Industries、Karman Industries、Radiant 以及 Rajat Bhagat 在本次深度报告筹备过程中提供的贡献与洞见。

模块化分类法

来源:SemiAnalysis Industrials Model

在进入详细的分类法之前,我们先从基本定义说起,因为有两个概念经常被混为一谈:预制(prefabrication)和模块化(modularization)。

预制是更宽泛的概念:任何在场外制造、运抵现场即可安装的建造部分都属于预制。它描述的是工作发生在哪里,而不是东西长成什么形状。

模块化的含义更窄。它指的是实际的独立完整单元(房间、箱体、区块),以成品形态运输,到现场螺栓拼装在一起。每个模块化单元都是预制的,但预制未必就是模块化。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

请牢记这个区别,因为它是下文一切内容的主轴。接下来,我们将按照数据中心实际建造的顺序来走完整个版图,然后从最底层开始,详细展开构成模块化市场的分类体系。

理解数据中心的解剖结构

从宏观上看,一座数据中心可以看作简单的三层堆叠:场地(Site)、外壳(Shell)和系统(Systems)。

最底层是场地,即数据中心建设所处的实体土地。平整土地、布线和地基施工都发生在这一层。这一层无法模块化,因为你必须在一块土地上实际破土动工,并在现场浇筑地基。

场地之上是外壳,即作为整座数据中心骨架并为其遮风挡雨的结构、表皮和屋顶。外壳内部安置着所有设备和子系统,包括全部机械和电气系统。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

考虑到场地本身在物理上无法移动,预制策略都集中在外壳和系统这两层,我们也按这个顺序来讲,由外而内。

数据中心外壳的模块化

外壳是把数据中心支撑起来、把风雨挡在外面的结构、墙体和屋顶。它一般遵循两种设计之一:框架加表皮(frame-and-skin)设计,结构与围护各自独立;或者承重板材设计,将两者合二为一。

在传统建造方式中,表皮和框架都需要在现场立起来。施工队破土动工、浇筑地基,然后在建筑所在的位置就地支模、养护混凝土,一次一块。模块化外壳的起步方式相同——也是在浇筑好的地基上——但从那之后,结构和板材以成品形态从工厂运抵,到场后用吊车吊装、螺栓固定到位。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

时间上的节省从上图中一目了然。在传统的现浇建造中,每一层浇筑体都必须达到约 75% 的设计强度,才能在其上进行下一层浇筑。预制结构绕开了这段等待。

然而,这一演进并未止步于把同样的传统建筑预制化。如今更大的收益来自简化建筑本身:从复杂的多层设施转向可重复的单层大厅,再进一步转向更窄、专为特定用途建造的结构。

第一阶段:预制混凝土让传统外壳工业化

第一阶段就是上文描述的预制混凝土(precast)。不再在现场完成整体结构的支模和养护,板材在受控的工厂环境中制造,运输到现场,吊装到准备好的地基上。

这并不是什么新鲜事。北弗吉尼亚多年来一直大量使用预制混凝土,因为当地的建筑劳动力本已紧张。CloudHQ 位于阿什本(Ashburn)的两层 LC-2 设施就是一个代表性例子:其承重外壳支持大跨度的无柱空间,并有足够的结构承载力把机械设备放置在屋顶上。

来源:CloudHQ Datacenter Crogan

尽管如此,这座建筑仍花了大约 18 到 20 个月才交付。预制混凝土减少了现场支模和养护,但底层设施依然是一座大型多层结构建筑。

tilt-up(现场预制翻转)混凝土遵循类似的逻辑,只是板材是在建筑底板上浇筑的,而不是在遥远的工厂里。

来源:DPR Construction 弗吉尼亚州阿什本的 tilt-up 板材

这种方式避免了长途运输,对于大型单层箱体建筑来说可能是成本最低的路线,但其质量和工期更容易受到现场条件和天气的影响。

第二阶段:简化建筑

第二阶段是设计发生变化的阶段。为了进一步加快进度,行业转向通过改变设计来实现简化。这些建筑采用规则的结构开间、更少的建筑造型元素和标准化的外墙板。钢材往往更受青睐,因为钢框架可以在场外加工、高效运输,并在大片平坦的园区里快速螺栓拼装。

最轻量的一端是预制冷轧金属建筑(PEMB),它由三部分组成:

主框架,充当结构骨架

次框架,把各主框架连接在一起——这些是更轻的钢构件,比如在主框架之间跨越的屋面檩条

表皮——请注意它不同于框架。它们是轻薄金属板,职责是保护建筑内部免受极端天气影响

来源:Diamond Steel 预制冷轧金属建筑安装现场

这是最快的选项,因为所有部件到场时已经完成切割、冲孔和编号,施工队只需在现场把它们螺栓拼装起来。此外,轻型钢结构所需的材料远少于混凝土。

要求更高的大厅则使用结构钢——更重的热轧梁和柱,在场外加工后螺栓拼装成刚性框架。它比轻型 PEMB 成本更高,但支持更大的跨度、更重的荷载和更复杂的布局。

QTS 的锡达拉皮兹(Cedar Rapids)园区展示了这种方式所能解锁的速度和规模。当前 420 MW 的一期横跨约 280 万平方英尺,使用约 28,000 吨结构钢。QTS 从破土动工到封顶只用了约五个月,整个建筑约 11 个月即交付。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

外立面随后用预制围护板封闭,最常见的是保温金属板。我们在 Crusoe 位于阿比林的 Stargate 园区也看到了同样的做法:每栋建筑使用约 672 块工厂制造的板材。这些板材在 40 天内制造完成,以每天约 15 到 20 块的速度安装,使每栋建筑在不到八周内达到干燥封闭(dried-in)状态。

来源:Crusoe Stargate 园区

因此,速度优势与其说来自钢材本身,不如说来自钢材所成就的东西:简单的单层大厅、可重复的结构开间、更少的现场接口,以及可以跨市场复制的供应链。与密集型多层设计相比,它还可以降低每 MW 的劳动力和结构材料用量。

主要的取舍是土地。单层园区需要更大的占地面积,但在新兴的 AI 市场这往往可以接受——那里土地更便宜,部署速度比最大化每英亩 MW 数更重要。

第三阶段:专用快速部署外壳

第三阶段围绕更具体的部署模式来设计围护结构,把简化推得更远。更窄、更轻的结构可以减少传统外壳的工作量,并支持更快的复制,尽管更极致的优化可能会降低未来设备或布局变更的灵活性。

Meta 在新奥尔巴尼(New Albany)Prometheus 园区的快速部署建筑是最引人注目的极端案例。这些铝框架、覆织物的大厅在不建造传统永久外壳的情况下提供围护和防风雨功能。每座建筑约 125,000 平方英尺;该建设项目于 2025 年 7 月宣布,卫星追踪显示到 2026 年 4 月已有八座矗立。

来源:SemiAnalysis Datacenter Model,Meta Prometheus 新奥尔巴尼的帐篷建筑

这并不意味着 Meta 在九个月内建成了一座完整的数据中心。帐篷加速的是围护结构,而不是公用事业并网、供电、制冷或调试。它们也牺牲了永久性混凝土或钢结构建筑的一部分耐久性和长期灵活性。

AWS 在其最新的模块化建设中正朝着类似的方向推进。AWS 不再把外壳当作一个大型通用仓库,而是采用更窄、更可重复的结构,围绕内部安装的系统来组织。其结果是每 MW 的建筑量更少、结构跨度更短、现场施工队需要拼装的接口更少。

来源:AWS 多层设计

共同的主线是,外壳模块化越来越关乎设计简化,而不仅仅是预制。预制混凝土把混凝土生产搬出了现场,但基本保留了传统建筑形态。标准化钢材让单层大厅更容易跨市场复制。专用结构则更进一步,直接缩小了外壳本身的体量和复杂度。

成本节省因此来自去除楼层、降低结构复杂度、减少现场劳动力,以及在整个园区重复同一套围护结构和供应链。一旦外壳干燥封闭,更大的模块化机会就转移到建筑内部——转向电力、制冷和白空间系统,正是它们把围护结构变成一座可运营的数据中心。

设备与子系统的模块化

设备和子系统才是真正大部分模块化发生的地方,其产品形态跨度极大——从单台设备一直到整栋交付即可通电运行的建筑。此前的深度报告已经详细剖析过机械和电气系统的构造。此外,在我们开始逐一命名各个类别之前,先固定一些词汇定义会有帮助:

来源:SemiAnalysis Industrials Model

组件(Component):最低层级的形态,即在工厂制造的单台设备。

撬装(Skid):第一种常见的模块化形态,即一组安装在一个开放式框架上的组件。设备不再是每件单独运输,而是预先排布、配置好,作为一个整体包装一起发货。

模块(Module):置于封闭空间内的撬装。它的形态范围很广,可以从一个简单的电力房到类似撬装的预制机电房,但只有当你在它之上加上墙体和屋顶,它才成为一个模块。

集装箱(Container):一种使用 ISO 集装箱作为包装的特定模块形式。ISO 集装箱专为标准运输尺寸打造,这意味着它可以用卡车在普通运输条件下不受限制地运往任何地方。

预制数据中心区块(Prefab Datacenter block):设施级建设,把多个工厂制造的模块拼接成一个大得多的设施区块。这类区块的意图是充当端到端的数据中心建设方案。

这就像一架梯子,从第 1 级到第 5 级,工厂集成度和覆盖范围递增。如果仔细观察,你可能还会意识到前 4 级更广为人知的名称是子系统模块化——供应商把数据中心的某一部分以工厂制造单元的形式交付。该单元到场时已组装并测试完毕,但仍需接入更大的设施之中才能发挥作用。

最后一级(有时也包括第四级)则更接近整体设施模块化。在这里,供应商交付的是数据中心大得多的一部分,以集成产品的形式呈现。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

子系统模块化

有了这套术语打底,我们现在可以开始逐级向上攀登这条阶梯了,而自然的起点就在最底层——子系统模块化。这是两个大类中规模更大的一个,也是当今市场的主体所在。我们从灰空间(grey space)讲起,谈到模块化设计时,大多数人首先想到的就是模块化电力模块(power block)。

模块化电力模块

来源:SemiAnalysis 工业模型

电力模块(power module)是一种在工厂内建造的电气室或电力模块,它将主要的电气设备打包进一个集装箱式的箱体中。在所有子系统模块中,电力是最适合模块化的领域之一,因为其设备组成非常明确,而且组装这些单元需要大量不同的部件。在一座 50MW 的电力大厅中,电气安装和调试平均需要 5.5 到 16.7 个月。

举个例子,我们来看看 Flex 的模块化电力解决方案,它由旗下 Anord Mardix 部门打造:

来源:Flex

Flex 以两种版本销售该产品:电力撬装(power skid)和电力模块舱(power module pod),后者是将同一套设备组合封装在一个安全的封闭外壳内。在这个房间里,你会发现主要的电气部件像一条动力传动链一样依次排布。

你可能已经注意到,该模块还包含母线槽(busway)系统,比如建筑上方为电力舱与数据大厅之间搭桥的 IBAR 馈线。CRAH 机组(机房空气处理机组,computer room air handler)和消防系统也在其中,前者用于管理封闭壳体内的空气温度,后者用于防范意外情况。

根据我们自己的估算,工期收益主要集中在电力模块上。仅将电力部分移入工厂——按内容量计算约占整个建造量的 26%——就能让一座大厅达到 IT 就绪状态的速度加快约 22%,工期约 13 个月,而传统现场施工(stick-build)约为 16.7 个月;每 MW 成本也便宜约 5%,这主要得益于机电安装时间从约 5.5 个月压缩到约 2.5 个月。

最后,在模块化电力模块内部,一个新的子类别正在兴起,我们可以将其定义为"软件定义"的电力路由模块。像 DG Matrix 这样的公司不再把传统的"变压器+开关柜+UPS+电池"链条装进箱子,而是用基于电力电子的多端口路由方案替代这条链条中的部分环节。这类系统可以通过一个统一可控的电力平台,将电网、发电、储能和直流负载连接起来。

模块化冷却模块与预制冷却基础设施

来源:SemiAnalysis 工业模型

与电力模块类似,冷却模块(cooling block)将数据中心的冷却回路打包成一个集成子系统。乍一看,冷却模块化的理由不如电力充分,因为可预组装的部件本来就少。但随着一次侧和二次侧回路变得越来越复杂,以可重复的模块化增量来扩充冷却容量的能力,对运营商的吸引力大大提升。

聚焦 TCS 回路来看,大多数模块化努力都集中在冷量分配单元(CDU)的撬装上。Modine 旗下 Airedale 的撬装式 CDU(关于冷却系统的更多内容,请阅读我们此前的冷却深度文章)就是这一类别的代表。

来源:Modine

Airedale by Modine 的撬装式 CDU 是一个 2 MW 级别的单元,随预制撬装整体到货、一应俱全:从红银两色的冷却回路,到右上角的缓冲水箱,甚至连撬装末端内置的泄漏检测系统都已装好。到了现场,施工团队要做的只是接上两个回路接口和一路供电。

另一方面,当我们把目光转向二次侧回路和室外机械场(mechanical yard)——即预制管道和其他室外冷却基础设施时——预制冷却系统的价值主张要强得多,它能大幅减少现场完成的土建、管道和控制工作量。

来源:SemiAnalysis 工业模型

在思考冷却设备时请记住,其中许多设备最初是为医院、园区和工业过程冷却设计的,而不是为 GW 级数据中心设计的。在这样的规模下,巨大的占地面积和数百台集中部署的机组会带来热空气回流、热岛效应等问题。

来源:Vertiv 架设在钢平台上的冷水机组/冷却站,紧邻一座采用机械场基础设施的预制大厅

上图所示的 Vertiv 项目是一个典型的机械场。冷却站作为一块独立的基础设施坐落于数据大厅之外,冷水机组、水泵、管道和配套钢结构围绕建筑组装。

一些数据中心开发商,比如 QTS,如今正在对大部分管道基础设施进行预制,从而在保持高质量的同时实现更快的安装。考虑到高密度液冷部署对管道的要求日益提高,这一点在今天显得尤为宝贵。

少数新进入者甚至开始对整个机械场发起进攻。Karman Industries 基于二氧化碳的热处理单元(Heat Processing Unit, HPU)是一个专门打造的单元,它从电动汽车领域借来了 SiC 电力电子器件和永磁电机,从航空航天领域借来了紧凑型涡轮机械和先进换热器。HPU 可按每个场地的需求进行配置,以户外防护等级的 NEMA 撬装形式交付,功率密度达到传统方案的 4 到 5 倍,并将机械场占地面积削减 60% 到 80%。

来源:Karman Industries

其他模块化选项

电力和冷却并不是数据中心里唯二可以搬进工厂的部分。同样的理念可以推广到整个灰空间,比如电池储能系统(BESS)、水处理撬装、消防安全系统等等。

其中许多系统并不在施工工期的关键路径上,或者体量小到可以在现场直接建造。而且,即便这些系统被模块化,它们往往也是搭载在一个大型单元内部随之一同交付,而不是单独运输。例如,Schneider 的 EcoStruxure 就内置了消防系统。

工厂制造的白空间

来源:SemiAnalysis 工业模型

工厂制造的白空间(white space)模块,其意图是用工厂制造的产品单元取代手工搭建的数据大厅和现场人工布线。这意味着运营商可以直接把算力设备放置到位,而无需操心布线和连接问题。

整个套件到货时已为机架框架以及机架运行所需的全部"最后一公里"连接点准备就绪。可以把它想象成一个为算力准备好的"信封":机架的摆放位置已经规划好,供电和散热的线缆与连接也已就位,机架上方还布置了预制的电力母线槽和工艺水回路(technical water loop)。

来源:Schneider Electric

以 Schneider 的 EcoStruxure Pod 为例。上图中黑色的柜体构成 IT 机架排,用于安装 Nvidia GPU 服务器等产品,这一套系统最多可容纳 40 个机架。机架上方灰色的顶部基础设施是配电层:它承载着为每个机架输送电力的母线槽、用于收集热空气的封闭通道(因为部分方案仍采用风冷)、分配液冷以带走热量的工艺水回路,以及连接每台服务器的线缆。

有意思的是它背后的产品设计。工厂制造的白空间必须能够服务不同的定制需求,因此像 Schneider 这样的供应商与 Nvidia 合作,支持 30 多种参考设计。买家基本上只需挑选与其目标芯片匹配的规格,就能拿到一座已经与所需电力和冷却模块预先协调好的大厅。在接下来的章节中,我们将更详细地研究这一设计过程是如何进行的。

整设施模块化

整设施模块化(Whole Facility modularization)就是字面意义上的"盒子里的数据中心"模式。供应商交付的不再是单个部件,而是一个完整或接近完整的数据中心模块。

来源:SemiAnalysis 工业模型

集装箱式数据中心

来源:SemiAnalysis 工业模型

先从集装箱式数据中心说起。这是外形规格设计的第四部分,即把数据中心本身打包进一个 ISO 标准样式的集装箱或专门定制的防风雨外壳中。正如我们此前讨论过的,这种方案存在的原因在于运输便利。

来源:Delta 一体化边缘解决方案

如上图所示,箱子里几乎什么都有:IT 机架、电力设备、电池,甚至冷却系统。

这类设计常用于边缘计算、工业环境、偏远或闲置空间;当买家需要快速获得一个小型数据中心时,这种产品最为实用。对于 AI 工作负载而言,买家通常不是追求规模的算力初创公司,而是需要在固定物理位置获得低延迟推理能力的资产所有者。

来源:Flex 的 CrownPod 正被吊装进场

这种建设模式的主要局限在于密度。让单元便于运输、快速部署的同一种外形规格,也固定了其内部布局。这就是为什么供应商正在超越集装箱模式,转向一体化预制数据中心模块。

一体化预制数据中心模块

来源:SemiAnalysis 工业模型

一体化预制数据中心模块是整设施模块化中更雄心勃勃的版本。在这里,供应商交付的是更大的设施模块,交付前已集成了更多数据中心组成部分。

来源:Vertiv

Vertiv MegaMod 展示了这种模式在实践中的样子。该结构实际上就是一个模块化数据中心,主要系统都被封装在一个外壳内。模块中央是安装服务器的 IT 机架,机架上方和周围铺设着光纤和线缆管理通道,周边一圈则是冷却和电力单元等全部配套基础设施系统。

该系统的 1 MW 参考设计尺寸可延伸至长约 26.5 米、宽 24 米、高 4 米,而 MegaMod Plus 版本的宽度最多可达 31 米。你可能会问:这么大的东西怎么运到现场?实际上,这个结构需要被拆分成可运输的预制分段,通过标准的重载运输卡车运送,然后再连接成一个整体并完成调试。

平台级模块化与参考设计

整设施模块化的最后一步,是超越任何单一供应商的模块,走向针对设施本身的标准化参考设计。正如行业已经为机架系统和 CDU 制定了参考设计,Nvidia 现在也为整个 AI 工厂发布了一套参考设计:Nvidia DSX。它最初于 2025 年 10 月在 GTC 华盛顿大会上以 Omniverse 数字孪生蓝图的形式首次亮相,2026 年 3 月正式定型为 Vera Rubin DSX 参考设计,最近又扩展为完整的 DSX 平台。

DSX 参考设计是经过验证的 AI 工厂架构,涵盖计算、网络、存储、硬件集群设计,也包括设施侧——供电、冷却和控制,甚至包括土建、结构和建筑设计。其背后的价值主张是:Nvidia DSX Max-Q 在固定电力预算内最大化每瓦特产出的 token 数量,而 DSX Flex 则帮助设施接入电网服务,动态调整用电功率,并与现场混合发电协同调度需求。

来源:Nvidia Vera Rubin DSX AI 工厂

部署 DSX 设施时,运营商通过 Omniverse DSX Blueprint 先构建设施的数字孪生,实时仿真布局、供电拓扑、热行为和运营策略,在施工开始前优化设计,然后跨多个场地复用同一套经过验证的架构。例如,CoreWeave 已经在使用 DSX Air 为其 AI 工厂构建和测试数字孪生。

此外,整个 DSX 生态系统几乎涵盖了整条供应链:Cadence、Dassault Systemes、Eaton、Jacobs、Nscale、Phaidra、Procore、PTC、Schneider Electric、Siemens、Switch、Trane、Vertiv。例如,Vertiv 的 OneCore 将电力和冷却打包成标准化的 12.5 MW 舱体,这些舱体可以组合成更大规模的 AI 工厂部署。

EdgeConneX 估计,在场地本地化设计完成之前,一套通用设计就能让项目推进到大约 30% 到 60% 的许可图纸深度,从而使大量的场外工作得以更早启动。

厂商格局

如果你读到了这里,应该已经对这些类别有了基本的体感。不过,你可能也有点被各种名字淹没了。我们已经把 Flex 的电力模块、Airedale 的 CDU、Schneider 的数据大厅舱体,以及 Vertiv 的一体化数据中心一一摆在了你面前。所以在继续之前,不妨后退一步,把整个市场铺到一张图上看个清楚。

来源:SemiAnalysis 工业模型

我们统计的厂商超过 80 家,以这种方式铺开来看很有用,因为两个规律立刻跃然纸上:

深度集中在子系统层面。电力室和冷却模块是迄今为止最拥挤的领域。

同样的名字在一列列栏目中反复出现,因为像 Vertiv、Schneider 或 Eaton 这样的厂商,往往同时销售电力模块、CDU、白空间舱体和整座数据中心模块。

掌握集成主导权:究竟谁在做模块化?

上面的厂商格局图描绘了谁在生产各个部件,但没有说明这些部件如何变成一个模块,也没有说明出了问题由谁负责。从解决方案提供方的角度看,答案有三种:

在一端,运营商手握双重权利:它自己指定设备、直接采购,然后把设备交给集成商,纯粹只做组装。

中间是 EPC 或集成商主导的建设模式:运营商仍然设定性能要求,但聘请 EPC 或集成商来负责采购、协调和建造。

在另一端是 OEM 主导的模式:像 Vertiv 这样的厂商把自己的整套方案设计并销售为一个成品,正如其 OneCore 产品组合那样。

来源:SemiAnalysis 工业模型

运营商主导的模块化

这种模式下,运营商自己完成规格设计的工程工作,以业主自供设备(owner-furnished gear)的方式直接采购设备,然后把设备交给集成商,纯粹只做组装。

这种模式要求运营商拥有深厚的内部工程和采购团队来指定和采购每一个部件,并且愿意承担全部的成本、库存和交货周期风险。

来源:SemiAnalysis 工业模型

在供应受限的市场中,这种风险格外尖锐:运营商要在没有厂商配额分配优势的情况下争夺稀缺的变压器和开关柜——除非它的采购规模足够大,自己就能形成这种话语权。

这就是为什么运营商主导的模块化实际上只限于最大的几家超大规模云厂商。以 AWS 为例,它在 Project Houdini 项目下自行设计预制数据大厅撬装并直接采购设备,由 Cupertino Electric 担任设计合作伙伴。

Aligned 是运营商主导模块化的另一个例子,只不过它在制造产能上依赖外部集成合作伙伴。Aligned 定义架构、以业主自供方式提供主要部件,并掌控调试和质量体系,而其集成合作伙伴则在多个工厂场地负责设备的接收、存储、组装和测试。合作伙伴提供的是生产场地,但模块化系统仍然是 Aligned 的设计。

系统集成商或 EPC 主导的模块化

EPC 主导的模块化,是指系统集成商或建筑公司把主要来自第三方的设备转化为撬装/模块。集成商负责组装、安装、工厂测试、外壳封装,也是负责把成品撬装交付给最终客户的一方。

扮演集成商角色的公司,既包括拥有集成场地和能力的建筑公司——如 Comfort Systems、Sterling Infrastructure 或 Quanta 旗下的 Cupertino Electric——也包括专业的模块化集成商,如 PCX、Nautilus、DXN、Infra Partners、Bladeroom 等。

这类模块化是厂商中立的,意味着客户对数据中心设计保留更多控制权,而承包商则把部分施工工序搬进了预制车间。EPC 采购设备、组装、接线、接管、测试,然后作为已完成的施工范围发货。

来源:SemiAnalysis 工业模型

以 Comfort Systems 为例。它是一家 MEP(机电与管道)承包商,而不是设备制造商,因此它扮演的角色是代表运营商采购和组装设备的那一层。运营商决定要什么设备,其余一切都由 Comfort Systems 完成。它通过 Environmental Air Systems 和 TAS Energy 开展这项工作,在得克萨斯州和北卡罗来纳州拥有超过 350 万平方英尺的车间面积。

这一理念对超大规模云厂商尤其有吸引力。大运营商通常已经确切知道自己想要什么设备和什么设计,因此对购买别人固定的系统毫无兴趣。与 Comfort Systems 这类 EPC 集成商合作,运营商保住了自己的设计和自己的设备,只是把"建造"这一步从工地交给了工厂。

OEM 主导的模块化

在这种模式下,设备厂商将自己的数据中心基础设施产品组合打造成可复制的模块或平台。虽然产品仍可按具体场地进行配置,但起点通常是采用 OEM 自有架构的现成模块。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

Vertiv OneCore 就是一个典型例子。Vertiv 不再销售单台设备,而是把所有层级整合进一个模块化平台。该平台把 Vertiv 的供电、散热、制冷和 IT 基础设施技术集成在 Vertiv 自供的钢制外壳内。

来源:Vertiv

这正是它被称为 OEM 主导的原因:客户购买的是 Vertiv 整套集成化产品栈,而不是让 EPC 集成商去拼装各条设备线。这也让 Vertiv 能够端到端销售整个产品栈,从而获取更高的价值含量——其部分全栈解决方案的可及市场(TAM)可扩大至约 700 万美元/MW。

代价则是产能和执行风险。除了这些公司正在向价值链上游、进入此前未曾涉足的细分市场这一事实之外,OEM 主导的模块化扩张速度只能与 OEM 的工厂产能、供应商体系和集成团队的承载能力同步。Vertiv 模块化解决方案目前的交付周期超过 12 个月。这也促使各大 OEM——不仅是 Vertiv,还包括 Schneider 和 Siemens 等公司——在分配产能档期时精挑细选,设置一定的产能下限并偏向更大的项目。结果是,寻求较小规模产能的运营商或开发商,正越来越多地与系统集成商(System Integrator)合作。

模块化周期

读到这里,读者应该已经熟悉了模块化解决方案的各种形态以及引领这场变革的参与者。大家也会注意到,这与传统的数据中心建设方式有多么不同,并对其实际运营影响产生许多疑问。这些正是本节要讨论的话题。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

阶段一:方案设计与仿真

方案工程设计是第一步。在现场施工(field build)模式下,其中一些决策在施工过程中仍可更改。但在模块化建设中,这些决策必须预先确定、尽早冻结并且可复制,因为箱体本身必须以成品模块的形式交付。

这一阶段最重要的工程工作发生在设施(facility)层面。在一个模块最终定型之前,设计团队必须定义负载、选定设备、绘制单线图(single-line diagram,SLD)和布局图,并在 ETAP、PSSE 等工具中完成短路、保护配合和电弧闪光(arc-flash)研究。这些分析决定了系统如何定容、可以使用哪些组件。由于它们依赖于从电网接入点到下游设备的完整电气路径,因此无法在孤立的撬装(skid)上完成。所以设施设计必须先行,模块要作为这个更大系统的一部分来设计。

来源:Aran Industries

对于 415/480VAC 电压等级,这类工作已经有成熟的模板、可复制性强。但考虑 800VDC 转型的种种影响后,情况就没那么模板化了。目前存在少数参考设计,但都还不够成熟,因此设施层面的架构仍在逐个项目地摸索。这也是当前正在被自动化的环节。Aran Industries 等公司正在开发定制软件,可接入 ETAP、PSCAD、PSSE、Revit 等设计工具,把原本需要多名工程师耗时数月(超过 2 个月)的电气设计流程,压缩为几小时的计算加上一名工程师审查结果。

建设主导权的归属

设计一旦确定,主导权就归结为两个问题:

谁来选择设备;

谁来承担建设的成本、库存和交付周期风险。

这两项决策并不总是落在同一方身上。运营商可能直接指定某个组件,也可能由集成商选型后再报其批准。

来源:Schneider 工厂展示的不同模块

托管(colocation)运营商是一个明显的例外。批发型托管商不受任何单一最终用户规格的约束,甚至常常还不知道租户是谁,因此可以自由选择自己想要的设备并及早锁定,无需等待任何人签字批准。

即便如此,本地供货能力仍然重要,因为开关设备和变压器的交付周期可能长达 12 到 18 个月,而发电机可能需要满足特定市场的排放控制要求。定制化还可能重新启动工程设计,额外增加大约八周时间。

阶段二:交付包与文档

当设计在阶段一被冻结后,从设计阶段产出的不是一张图纸,而是一套文档包,由不同参与方使用不同工具编制:

面向制造发布(issued-for-fabrication,IFF)包:包含工厂图纸,告诉工厂如何制造撬装模块;

面向施工发布(issued-for-construction,IFC)包:告诉现场如何接收、安放和连接模块;

一套独立的许可与调试文档,用以证明设计能通过规范审查和测试。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

这一阶段很大程度上是文档和文书工作。将阶段一的设计模型自动化后,这些交付包可以从同一来源生成,而不必手工重做,消除了各方之间的人工重绘(IFF 和 IFC 面向不同受众——工厂和现场——分别发布;它们不是同一份文档,也不会相互产生偏差)。

阶段三:模块组装与工厂测试

所有前期工作完成后,模块仍须被实际制造出来。可以把这一步想象成生产线,只是规模放大到了数据中心的级别。组装过程从一个底座、一个撬装或一个框架开始,它们构成模块的基础。此后,各类设备按顺序逐层装入,每个组件被放置到指定区域——就像搭乐高积木一样。

来源:Flex 的白空间(white space)工厂产线

与组装同步进行的是工厂验收测试,即更广为人知的「FAT」。测试分两个层级进行。第一层在模块组装过程中的每个工位上进行,相当于一道检验关口,模块必须通过检查才能进入下一环节。第二层在模块完成后进行:整机上电,按其在现场的运行方式运转,以确认其额定负载达标、一切就位无误。当模块下线时,它已经完成布线、贴标、密封,并被证明可以独立正常工作。

来源:Vertiv 工厂验收测试

工厂测试至关重要。业界常用「1-10-100 法则」来描述这一点:在设计或组装阶段花 1 美元就能修复的缺陷,到生产开始后可能要花 10 美元,产品发货后则可能要花 100 美元。此外,标准化还让测试可重复,同样的 FAT 流程可以在生产过程中多次执行。

阶段四:模块的运输与安装

至此,模块离开工厂的受控环境,进入不受控的现场物流环节。以当今 AI 园区的规模,仅仅让第一个模块上线已经不够,运营商还必须考虑「到最后一个兆瓦」所需的时间。关键问题变成:有多少成品模块能运抵现场、有多少可以并行卸载和就位,以及有限的吊装和安装班组能多高效地从一个模块转战下一个。

深入观察:运输与物流

在与数据中心开发商的交流中,物流是设备模块化带来的主要挑战之一。所有这些撬装和模块都又大又重,把它们从工厂运到现场绝非小事。这就是为什么工厂布局和选址如此重要——集成商正在扩张布局,以贴近客户的项目所在地。

联邦法律规定的免许可运输上限为宽 102 英寸、总重 80,000 磅,在标准平板车上留给模块的载重约为 24 吨。Microsoft 的 Azure Modular Datacenter 和 Schneider 的 Easy Modular 装在宽 96 英寸的 40 英尺 ISO 集装箱内运输,因此可以免许可跨越任何州界,甚至可以直接装上 C-17 运输机空运。

超过这一门槛就需要申请许可,但说实话,许可成本影响很小,真正的影响在工期。一张标准的超限运输许可每州只要 15-100 美元;即便是干线运输本身,按每满载英里 12-14 美元计算,500 英里的运输每辆拖车也只需六七千美元。

来源:Flex 即将发运的预制模块化解决方案

在时间上,超过约 16 英尺的货物会成为「超级超限件」(superload),触发每州 7 到 21 天的桥梁工程审查,整条路线累积下来可能长达数月,而护送车队还会强制限定通行时间窗口。此外,各州门槛并不统一:一个为通过弗吉尼亚州(超级超限标准为 18 英尺或 250,000 磅)而设计的模块,仍可能撞上俄亥俄州低得多的 14 英尺、120,000 磅红线。

运输也成为可靠性工程的一部分。模块在公路上承受的机械应力可能比正常运行时更大,尤其是振动、刹车和装卸过程中的应力。在一次验证实验中,Aligned DC 将一个 3 MW 模块从犹他州运到奥马哈再运回,全程用应力记录仪测量运输途中经历的工况。

除此之外,运输还受其保险额度的约束。高价值的 AI 机柜一次可能只能运一到两个,因为把过多设备集中在一辆拖车上会造成保险公司不愿承担的过高承保损失。这种风险并非理论上的——我们听说过这样的案例:一辆运载大型 UPS 模块的卡车在驶往北弗吉尼亚途中,于西弗吉尼亚州的公路上侧翻,导致巨额赔付。

考虑到所有这些影响,运营商正在围绕运输做设计:AWS 把 Houdini 项目的撬装设计到低平板双节(double-drop)拖车上,以便从桥下通过;Nautilus 用驳船把它的数据中心漂运了 50 英里到斯托克顿港;Compass 则把一座 Schneider 模块工厂建在了其 Red Oak 园区旁边。话虽如此,也有像 DXN 这样的运营商,确实把集装箱从位于西澳大利亚珀斯的工厂一路运到了美国——不过这些大多是较小的集装箱。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

模块抵达现场后,必须被吊装到预先准备好的基础上,锚固,并接入上游电源和下游负载。连起重机的选型都成为设计过程的一部分。履带起重机的起重能力随负载离吊臂距离增加而急剧下降:一台 Manitowoc 18000 在 7.3 米处可吊起约 600 吨,但在 104 米处只能吊起约 10 吨。因此,模块的重量、吊点和最终落位决定了需要哪种起重机以及吊装成本——通常每天约 5,000 到 25,000 美元。举例来说,Schneider 一个 500 kW 电源模块重 50,000 磅,需要六个吊点,而其载荷分布要到制造完成才能确定。

阶段五:现场调试

模块就位后,就该进行调试(commissioning)了。工厂测试证明的是单台设备,而调试证明的是整个系统在真实条件下能否工作。运营商一致认为,这是模块化周期中最大的短板——一个完整的现场调试端到端需要 3 到 8 个月。虽然有些厂商声称调试可以转移到场外完成,但实际上关键部分无法转移,因为主要的能源来源(电网馈线、发电机、电池储能系统 BESS)只会在现场汇合。

调试的分级

业界通常执行六级递进的调试阶梯,有些框架还会在最前面增加一个 0 级设计审查。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

L1 - 工厂见证测试(「红签」):每个撬装或模块在制造商处作为独立单元完成验证。这是工厂测试覆盖的层级,也是模块化最能前置的层级。

L2 - 交付与安装核验:设备在现场接收、就位、锚固并接受检查。

L3 - 预功能测试/启动(「绿签」):每个系统单独上电并启动。

L4 - 功能性能测试(「蓝签」):每个系统联动运行至开关设备、制冷回路。

L5 - 综合系统测试(IST,「白签」):所有系统在现场同时上电、协同运行,并进行模拟故障测试——A 路断电、UPS/STS 切换、水泵故障切换、全楼失电启动(black-building start)。

来源:Hioki 调试步骤

从 L2 开始,工作必须在现场实地进行,因为被测试所依赖的能源来源——电网馈线、发电机、电池储能——只存在于现场。

要弄清时间究竟能从哪里省出来,我们找到两个杠杆。第一,并行调试:模块和子系统一落地就分别调试,而不是等整个场地全部到齐,这样先期模块的 L2–L4 可以与后续模块的运输交付重叠进行,只有 L5 必须等全部就位。第二,把电站自身当作负载箱(load bank)复用:电力设备及其电池储能在调试期间可以充当负载箱,这样就不必再租用发电机和电阻负载箱运进现场、测试结束后又撤走——用来验证电站的同一批设备,测试后就留下来成为电站的一部分。

来源:Electrical Engineering Portal,变电站与中压开关设备调试

工厂并行调试

在规模化建设中,真正的瓶颈通常是 L3 级的点对点核对工作:每个 PDU、控制柜和现场设备都必须接线、编址、命名,并逐一验证回连到楼宇管理系统(BMS)。动辄数百个 PDU、每个又暴露几十到上百个测点,这才是调试的真正瓶颈所在。为了加快进度,一些大型数据中心运营商在标准现场流程之外开辟了工厂并行调试通道:在发货前完成设备验证和控制回路检查(运输后复测其中部分项目),而现场团队则负责交付核验、带电互联和综合系统测试。

在审视那些激进的项目工期宣传时,这一点也很重要。有些号称 6-9 个月的工期,部分是靠压缩或精简调试流程实现的。这或许能加快初期投运,但却显著地把风险转移到了运营阶段。

检验模块化解决方案的价值主张

所有模块化方案的卖点主要基于三大主张:(1) 上市速度;(2) 建造质量与安全;(3) 总拥有成本。厂商宣传的数字都非常惊人:Vertiv 宣称 MegaMod 的模块部署速度最多可快 50%、SmartRun 最多可快 85%;Schneider 则宣称供电和制冷方案速度快 60%、初始成本低 13%。

这些数字很大(非常大!),于是我们基于 SemiAnalysis Industrials Model 中的基准参考数据中心——一座位于美国的 50 MW 液冷 AI 机房——自下而上地重建了测算模型。先说结论:按完整建设周期计算,我们估计模块化建设的施工窗口缩短约 36%,全口径成本降低约 8%。下面来拆解这些数字。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

速度优势

速度无疑是厂商的核心卖点。按照我们前面的分类法,实际节省的时间很大程度上取决于你在建设中采用哪种模块化方案。要理解速度节省从何而来,需要把建设周期分解为常见的四个阶段:

土建工程:4-6 个月,平均约 5 个月。模块化在这一阶段除了简化部分垫层和基础工程外,变化不大。

结构与外壳:2.5-4.5 个月,中位数约 3.5 个月。

机电安装(MEP fit-out):7-11 个月。如今的基准情形已经包含部分预装电气设备,例如低压开关柜和 UPS 整列设备。

调试至 IT 就绪:3-8 个月,单机房中位数约 4.5 个月。更长的周期通常反映分期、多机房分批交付的情况。

加总起来,一座传统的 50 MW 建筑从破土动工到 IT 就绪约需 18 到 24 个月,且审批时间不计入其中。除了前面提到的调试因素外,更快的工期宣传有时还与统计口径有关——时钟往往从机电安装或主体施工才开始计时,而不是从土建开始。此外,审批还要再增加 12 到 13 个月,且无法与施工并行。这样算下来,传统现场施工(stick build)的全口径周期约为 30-35 个月以上,而模块化约为 24-30 个月。

下表考虑的是运营商全面采用模块化的情形:模块化可将施工窗口压缩至约 12-18 个月,比纯现场施工快约 36%,比目前(已包含部分模块化)的基准情形快约 30%。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

节省的幅度与转移到工厂的工作量成正比。只采用机电撬装的运营商——介于当前基准和全模块化之间——工期约为 17 个月。如果部署一体化预制模块或集装箱式数据中心,工期还能进一步缩短,建筑施工窗口可一路压到 12 个月左右。如今我们甚至能听到一些号称 12 个月以内交付的说法。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

再深入一层:在机电安装阶段,一个 AI 机房每 MW 约消耗 12,000 个现场人工工时,其中电气工种占大头。一座标准的 50 MW 机房把 600,000 个现场工时集中在一栋建筑里,高峰期要堆叠约 300 名技工。把这部分机电工作转移到工厂后,现场工时下降约 63%,降至每 MW 4,500 个,持证电工工时下降约 85%。工期压缩的幅度小于工时压缩的幅度,因为被转移的工作改在工厂与现场施工并行进行。此外,把工作搬进工厂还降低了对天气和地理条件的依赖。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

速度就是金钱

速度就是算力,算力就是收入,因此提前上线的真正价值,在于延迟的机会成本。在我们的测算中,经验法则是:对云服务厂商(CSP)而言,如今 1 MW 的 IT 负载每年大约产生 1,200 万到 1,500 万美元收入,即每 IT MW 每月约 100 万-125 万美元。话虽如此,在如此产能紧缺的市场中,我们也看到一些新成交的交易披露了高得多的价格——参见 SpaceX 与 Anthropic 的交易,或者如我们近期在 Meta 专题通讯中提到的,每 IT MW 收入达 5,000 万美元。Anthropic、OpenAI 这类公司通过 API 业务每 MW 赚取超过 5,000 万美元。

在成本(COGS)侧,相关的成本项是 GPU 折旧:一个 Nvidia 集群按五年折旧,平均每 MW 3,000 万美元,约合每 MW 每月 50 万美元。闲置一个月,就至少白白浪费这部分折旧——无论机房是否就绪,GPU 的折旧时钟都已经在走。因此,我们把提前一个月对自用型业主运营商的价值估为约每 MW 50 万美元——这还是保守数字,因为在线算力的边际贡献更高。而对于从不持有 GPU 的批发型托管运营商,提前一个月的价值只是它现在可以多收的租金,约为每 MW 每月 19 万美元,即约 190 美元/kW/月。

来源:SemiAnalysis Industrials Model

把这套单位经济模型套用到相比纯现场施工约 8 个月的提前量上,自用型业主运营商在这座 50 MW 机房上可多获得约 2 亿美元(未折现),即约每 MW 400 万美元。

当然,这一切都有一个前提:建筑施工是真正的瓶颈。上线时间取决于三个日期中最晚的那个——建筑就绪、电力可用、GPU 到货。如果建筑施工本来就不是那个卡脖子的日期,加快它也带不来任何收益。

TCO 优势

与已兑现的速度收益相比,资本开支(Capex)节省并不算显著。我们估算,同一个 50 MW 液冷机房大厅采用全模块化方案,全口径成本约低 110 万美元/MW,即约 1350 万美元/MW 对约 1460 万美元/MW,差距不到 8%。

在考察数据中心设备的全口径内容成本/MW 时,可以将其拆分为硬件成本和服务或安装成本。硬件部分本身变化不大:开关设备、UPS、变压器及其他核心硬件,无论安装在现场搭建的房间里,还是集成进工厂撬装(skid)中,成本都一样。毛节省主要来自两方面:人工部分,以及更短的建设周期。

来源:SemiAnalysis 工业品模型(Industrials Model)

我们估算,把 MEP(机电与管道)环节搬进工厂,可在施工服务上节省约 60 万美元/MW,在安装上节省约 50 万美元/MW。工资差距不大——美国劳工统计局(BLS)数据显示现场施工为 34 美元/小时,工厂为 33 美元/小时——但加班费和现场津贴会把现场电工的实际时薪推高到约 63 美元。这里真正的杠杆是更高的工厂产能,它能把整整一个现场工时的工作量消化掉。

第二个因素来自更短的建设周期。更早锁定工厂成本、压缩现场施工周期,可以减少涨价(escalation)、不可预见费、变更单以及现场管理费用(general conditions)。

来源:SemiAnalysis 工业品模型

与这些节省相对,模块化也带来一些减分项,其中最大的是"双重加价"。传统现浇式(stick build)建设只对安装内容加价一次,由总承包商及其分包商完成。而模块化建设在现场集成商之上,还要叠加一层独立的模块供应商加价。当 OEM 同时在现场做集成时,这一层会被压缩,Vertiv 和 Schneider 在其交钥匙(turnkey)项目中就是这样做的。Schneider 的 WP163 白皮书体现了这种动态:模块硬件比传统方案贵约 40%,但在计入设计和安装人工节省后,首次成本净降 13%。

来源:Schneider

随后还有两项较小的减分项:模块溢价(底盘、支撑加固、额外的互连、运输与吊装),以及从供应商角度看额外的工厂管理负担。

来源:SemiAnalysis 工业品模型

质量与可预测性优势

工厂首过质量(first-pass quality,即测试和检验点一次通过、无需返工的比例)在模块化方案中理应超过 95%,而现场施工的基线只有 60–70%,这得益于工厂内固定的作业指导书。其收益在于系统的可预测性。Flex 将其视为一种设计选择,并通过工程手段落实:对产品化配置做设计失效模式与影响分析(DFMEA),对项目定制配置做面向制造的设计(DFM)和面向装配的设计(DFA)评审。

话虽如此,近期的交流却指向相反的一面:一些运营商和 MEP 承包商声称,模块化方案已被证明存在可靠性问题,并未兑现其承诺。这最终不仅意味着损失掉前期省下的全部时间——因为还得派现场团队进场补救——更重要的是,还会让宝贵的硬件面临风险。

重新审视供应商的说法

我们测算的约 36% 时间节省(约 8 个月),刚好落在 Flex 公布的全项目 30% 以上下限之上。要做公平比较,必须考虑到供应商的数字通常来自更窄的范围或复合口径的定义,而非端到端的建设周期。Vertiv 宣称的 85%(SmartRun)仅适用于架空母线槽(busway)和封闭通道(containment);MegaMod 的 50% 对比的是模块部署与现场建造;Schneider 的 60% 则针对电力和制冷模块。

来源:SemiAnalysis 工业品模型

运营商和开发商今天在模块化什么

纵观整个市场,运营商和开发商并没有收敛到单一的模块化策略上。

超大规模云厂商(Hyperscalers)

超大规模云厂商最常做的是自建机队、垂直整合建设环节,并围绕自身实际负载来设计数据中心。这正是超大规模云厂商往往表现出创新者特质、拥有领先试验性布局的原因。

AWS

AWS 目前展现出最快的规模化建设速度,到 2025 年底新增了近 3.9 GW 容量。Project Houdini 是其内部最大规模的模块化模式尝试。AWS 没有从零开始设计模块化建筑,而是取其标准数据大厅图纸,重新切割成工厂预制的撬装单元——长约 45 英尺、重约 2000 磅,可用低平板(double-drop)拖车运输。这使 Houdini 完全归入"工厂预制白空间(white space)"类别。

来源:AWS Project Rainier 印第安纳项目

这种方法把部署时间从最长 15 周压缩到约 2–3 周,每个模块可省去超过 5 万个现场电工工时。这些撬装单元在休斯顿、盐湖城和托皮卡制造,早期部署在得克萨斯州和南本德,目标是从开工到首个服务器机房交付约 25 周。

Houdini 的另一个亮点是其审批模式。工厂流程不再只依赖现场级工程签字确认,而是要求对设计图纸和实体建造分别进行独立验证。Cupertino Electric 是主要合作伙伴,负责后者。

来源:SemiAnalysis 工业品模型

Meta

Meta 近期的重点是如何快速完成建筑围护。其"帐篷"数据中心(即快速部署结构)是上述分类中外壳级模块化最清晰的例子:一个轻质结构框架支撑起张拉织物膜,能以远快于传统钢筋混凝土建筑的速度形成防风雨的围护空间。

在新奥尔巴尼(New Albany)的 Prometheus 园区,Meta 正用这一策略把外壳施工大幅提前。

来源:Meta 新奥尔巴尼 Prometheus 园区帐篷设施

Meta 已在该园区建成六座快速部署结构,每座约 12.5 万平方英尺。要理解速度上的节省,值得对比一下:该园区最初的五座永久性建筑花了 Meta 两到三年才完工,而帐篷只用了其中一小部分时间——根据我们的卫星追踪,自 2025 年 7 月宣布帐篷建设以来,到 2026 年 4 月已有八座矗立。

这并不意味着 Meta 在九个月内建成了完整的数据中心,因为帐篷只加快了外壳,而非整个设施。另一方面,代价是韧性:如上文所述,织物结构无法提供与永久钢混外壳同等的长期耐久性和全天候防护,它的设计初衷也不是提供数十年的防护服务。

GPU 云与 Neocloud

Crusoe

Crusoe 同时涉足外壳模块化和整设施模块化两类。在阿比林(Abilene)Stargate 园区,Crusoe 采用结构钢和工厂制造的隔热金属板来加快外壳施工。该公司与 Digital Building Components 合作,每栋建筑使用约 672 块预制板。这些板材在不到 40 天内完成制造,安装速度约为每天 15 至 20 块,使建筑在不到八周内达到"封闭防雨"(dried-in)状态。

来源:Crusoe 阿比林 Stargate 园区

此外,Crusoe 还决定对制造环节进行垂直整合。2022 年收购 Easter-Owens 后,模块化数据中心和电气系统制造能力被纳入内部,使 Crusoe 对设计、供应链和生产有了更大掌控。公司目前正通过位于科罗拉多州布莱顿(Brighton)的专用 Spark 工厂扩展这一能力。

每个 Spark 单元规模约 1 MW,交付时已基本完工,因此 Spark 属于整设施模块化类别。

来源:Crusoe Energy Systems——Spark 集装箱

内华达州的 Redwood Materials 部署项目展示了这一模式如何规模化。Crusoe 最初安装了四个 Spark 单元,配套一个 12 MW 微电网,随后又宣布扩容至 24 个单元。

Hut 8

Hut 8 的做法是直接购买整套基础设施栈。这家拥有电力和土地资源的前比特币矿企,正急于把这些资源转化为可出租的 AI 算力,而最快的途径就是购买现成的模块化整体方案。

来源:Hut 8 科珀斯克里斯蒂(Corpus Christi)Beacon Point 平台

在科珀斯克里斯蒂的 Beacon Point 园区,Hut 8 采用 Vertiv 的 OneCore 方案,为一个 704 MW IT 负载的租约提供商业化交付。

该项目围绕 Nvidia 的 DSX 参考架构设计,并通过一批成熟的合作方交付:American Electric Power 负责电力公司关系,Jacobs Solutions 承担 EPCM(设计采购施工管理)范围,Vertiv 提供关键供电和制冷基础设施。

Nebius

Nebius 的模块化路线更轻:围绕自身计算架构定义设施,只对供电、制冷等选定的基础设施部分做模块化。

在新泽西园区,设施由 Nebius 与 DataOne 合作、按 Nebius 自有设计建造,规划为分阶段开发、可扩展至 300 MW。公司采用预制结构构件加快外壳施工,同时在表计后端(behind the meter)配套 Bloom Energy 燃料电池作为供电方案。

来源:NJ.com,Nebius/DataOne 新泽西项目

在法国贝蒂讷(Béthune),公司遵循同样的运营逻辑,但采用了不同的建造方式:项目复用原普利司通轮胎工厂,避开了部分新建外壳和审批流程。Azur Datacenter 负责土地、市电接入、施工和物理厂房,Nebius 则专注于 GPU、机架、网络和软件。

托管(Colocation)服务商

Compass

Compass 是践行模块化打法最久的托管商。它把整座设施工业化成一套可复用的"部件套件",而不只是某一个子系统。我们估计每栋建筑约 70–85% 在异地制造、现场拼装,建筑框架和屋顶可在 18 至 21 天内立起。这套套件覆盖全栈:

外壳:无钢筋、纤维增强的预制外壳,由 Compass 用现场搅拌站自行浇筑

白空间:标准化的预制机架和封闭通道系统,例如采用 Schneider 的 EcoStruxure Pod

供电单元(Power block):可复用的约 1.25 MW Schneider 供电中心(Galaxy VX UPS、锂离子电池、QED-2 开关设备)

中压开关设备:模块化中压开关撬装设备,依据与 Siemens 的协议,五年内最多 1500 台

来源:Compass 红橡树(Red Oak)数据中心

同一套套件在多个园区复制:得克萨斯州红橡树园区达 360 MW,亚利桑那州固特异(Goodyear)园区八栋建筑、共 180 万平方英尺。

QTS

QTS 的模块化策略围绕三点展开:尽早锁定设计、标准化供应商之间的接口、在具体建筑尚未需要之前就采购关键设备。公司在堪萨斯州保有约 700 万平方英尺的仓储容量,用于存放长交期设备,使 UPS 系统、开关设备、制冷设备及其他业主自供部件可以先入库存放,而不是等每个客户签约后才下单。

这一做法始于 Freedom Design:建筑外壳保持灵活,但供电架构重复复用。每个工厂预制的电力舱(pod)将 1.5 MW UPS 与开关设备组合,搭配一台 2.25 MW 发电机,系统按 1.5 MW 为步进扩展。Freedom LC+ 把同一概念延伸到制冷,其架构可支持全风冷或全液冷部署。QTS 更新的快速部署设计把模块化进一步推向建筑本体,以可重复的 60 MW 数据大厅区块为单位组织容量。

因此,QTS 持续把更多范围移到场外:先是供电链路,然后是部分制冷系统,如今是部分外壳和数据大厅。外壳方面,包括马纳萨斯(Manassas)在内的一些 QTS 设施采用提吊式(tilt-up)混凝土,而锡达拉皮兹(Cedar Rapids)等更大的园区则使用结构钢。

来源:QTS Man1 项目提吊式施工

其价值在于人工、安全和进度确定性。QTS 估计,劳动力压力已使数据中心建设成本每 MW 上升约 20–30%。转向模块化是公司的既定趋势,而提前储备长交期设备又消除了另一个延误来源,让 QTS 对最后几兆瓦何时能投运有更强的掌控。

QTS 随后开发了"Rapids"设计,大幅加快施工进度。已有两大 AI 公司规模化采用了该设计。

来源:SemiAnalysis 工业品模型

Aligned Data Centers

Aligned 的模块化策略以适应性为核心:在保持核心供电和制冷架构标准化的同时,让大厅配置能随客户需求和机架密度的演进而变化。这一做法始于核心 MEP 基础设施,包括集成配电开关设备的 2 MW UPS 集装箱。如今它正延伸到场内输送环节,例如预制冷冻水组件。对于能够及早协调的客户,范围还可以进一步深入白空间,比如二次侧流体管路。

来源:Aligned 自适应模块化基础设施(Adaptive Modular Infrastructure)

另一个核心要素是 Aligned 的自适应模块化基础设施平台:底层供电和制冷系统保持一致,而大厅可随机架密度演进在风冷、混合冷却和液冷之间切换。该平台组合了:

Delta³:Aligned 的风冷系统,支持每机架约 50 kW 以内的密度。

DeltaFlow:液冷平台,支持每机架 350 kW 以上的密度。

由于底层冷冻水回路和设施接口保持一致,制冷组合可以在不重新设计整个大厅的情况下改变。模块内部的组件保持标准化、不做改动。得克萨斯州 Caprock 项目就是一个例子:六栋建筑、165 万平方英尺、共 540 MW。