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The Wild Wild West Of LEGO Datacenters

2026-07-29 · 原文

劳动力问题与模块化破局

今天我们将深入探讨数据中心建设领域,因为如今数据中心的建造方式与业界历史上的做法已大不相同。混凝土墙以成品墙板的形式运达,机电房间在出厂时已完成布线,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,其组装方式正越来越像你拼装全新蜘蛛侠 LEGO 套装一样。只不过这些“砖块”重达 50,000 磅,复杂程度也略高一些。这就是模块化施工的世界。
从 Hyperscaler 到 Colos,再到如今的 AI 实验室,模块化施工已成为快速建设的标准打法。包含在 SemiAnalysis Industrials Model 中的 Modular Tracker 追踪了超过 61GW 的模块化产能,以及 1,000 多个采用某种形式模块化或预制策略的站点。Industrials Model 中包含了按模块类别和设备类型的完整细分。我们预计,到 2028 年底,模块化渗透率将达到总投产产能的 30% 以上。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
超快速的模块化设计正日益成为常态。一年多前,我们率先指出 Meta 大幅转向使用“帐篷”式建筑。如下图所示,AWS 目前正在大规模推广其代号为“SAMDC”的模块化设计。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
为了理解其中的原因,我们需要审视一个仅靠资本激励无法逾越的结构性瓶颈:劳动力。
我们近期的文章一直在向这个瓶颈溯源。在《The Case for Space Datacenters》一文中,我们展示了陆地产能的天花板。上个月,在《Stop Saying Half of 2026 US Datacenter Capacity Is Canceled》一文中,我们指出大多数瓶颈都被误解了,且是可以解决的。但技术工人的劳动力短缺是个例外,因为你无法迅速解决电工和管工的短缺问题。对这类人才的争夺早已成为真正的制约因素。当 Crusoe 等运营商将工资提高 30% 以吸引人才前往 Abilene 工地时,这一现象便凸显出来。该工地在高峰期需要超过 9,000 名工人。
Source: SemiAnalysis Industrials Model , US Census Bureau
为了按工种量化劳动力短缺问题,我们现在将 Labor Model 也纳入了 Industrials Model 的一部分。它将 Datacenter Model 中各州的建设情况,转化为各工种的工时需求,并与可及的劳动力供给进行对比。为了在引入模块化之前界定这个问题,下图排除了模块化施工的影响。其中的劳动力需求曲线假设,每 GW 所需劳动力在预测期内大致保持平稳,尚未反映本文稍后将介绍的模块化带来的益处。另一方面,各州可及的劳动力供给则受到正在建设的产能规模,以及其他美国州吸引多少劳动力的影响。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
电工是一个明显的例子。在数据中心项目中,电工占了总施工工时的 30-40%。下图显示,受关键任务需求的巨大推动,预计到 2027 年将出现电工短缺。从各州的情况来看,建设集中的地区短缺最为严重,例如 Texas 和 Ohio。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
对此,各家运营商和供应商如今都在大力推进模块化。模块化本质上是指将可重复的工作从现场转移到工厂内进行。从墙板到电力室和冷却模块,所有部件都在工厂内与现场施工同步建造,并以成品单元的形式交付。此外,这不仅能缓解劳动力紧缺,还有望大幅提升建设速度并缩短工期。在当今时代,速度就是收入。
这种转变已经开始。Compass 和 Switch 是首批将部分数据中心建设转移到场外的运营商。对电气设备采用某种形式的撬装解决方案,如今已成为每家运营商的标配。AWS 的 Project Houdini 对白区建设进行预制,将服务器进场前的准备时间从几个月缩短到了几周。Meta 正在搭建织物覆盖的“帐篷式”大厅。此外,无论是 OEM 还是系统集成商领域,都涌现出了一批新型参与者,他们专门围绕模块化来开展业务。
在这次深度分析中,我们采用自下而上的方式,针对 Vertiv、Schneider 等供应商提出的速度和成本主张重新评估了模块化方案。我们发现,模块化建设可将建设周期缩短约 36%(即 7-9 个月),并且按 Capex/MW 计算可降低约 8% 的成本。我们还分析了 Vertiv 等供应商如何通过提供全栈解决方案来扩大单个项目的价值获取规模,使其单项目内容从历史水平的约 3.5M 美元/MW 提升至模块化方案下的约 7M 美元/MW。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
但问题在于,如今“模块化”似乎被滥用,供应商、EPC 和 Colocation 服务商在很多情况下描述的完全是不同的概念。为了规范这种混乱局面,本文将深入剖析模块化的真正含义。我们梳理了相关供应商的产业布局,构建了一个包含 80 多家企业的模块化行业图谱,并验证了这些供应商的主张是否站得住脚。
面向订阅用户,我们将重点关注主要受益者,并剖析各家企业的定位。无论是上市企业(如 FIX、STRL、PWR、VRT、SU、FLEX 等),还是 Infra Partners、Bladeroom 和 Faith Technologies 等私营挑战者,我们都将进行分析。此外,我们还提炼了近期 Core Research 订阅简报中的核心洞见,涉及 Comfort Systems:《Modular Capex Is The Moat》,以及 Sterling Infrastructure:《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》。
首先,我们要感谢 QTS、EdgeConneX、Aligned Data Centers、Schneider Electric、Applied Digital、DG Matrix、Aran Industries、Karman Industries、Radiant 和 Rajat Bhagat。在本次深度调研的撰写过程中,他们提供了宝贵的贡献与见解。

模块化分类

Source: SemiAnalysis Industrials Model
在深入探讨具体分类之前,我们先从基本定义入手。因为有两个概念经常被混淆:预制(prefabrication)和模块化(modularization)。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
请牢记这一区别,因为它是理解下文所有内容的主线。接下来,我们将按照数据中心实际的构建顺序来梳理其整体架构。然后,我们将自下而上地详细探讨构成模块化市场的分类体系。

理解数据中心架构

从宏观来看,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,即数据中心建设的实体土地。场地平整、布线和地基浇筑都在这里进行。这一层无法模块化,因为你必须在地块上动土,并在搭建过程中直接在地面上浇筑地基。
在场地之上的是外壳,即作为整个数据中心骨干并起到挡风遮雨作用的结构、外皮和屋顶。外壳内部安装了所有的设备和子系统,包括全部的机械和电气系统。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
鉴于场地本身无法在物理上移动,预制策略便集中在另外两层上。我们将按照从外到内的顺序,依次对它们进行分析。

数据中心外壳的模块化

外壳是支撑数据中心并抵御外部天气的结构、墙体和屋顶。它通常采用两种设计:一种是结构与围护分离的骨架外皮设计;另一种是两者结合的承重墙板设计。
在传统建设中,外皮和骨架都需要在现场搭建。施工人员破土动工、浇筑地基。然后就在大楼所在处,混凝土被逐块浇筑并养护成型。模块化外壳的起步方式与此相同,也建在浇筑好的地基上。但在此之后,结构件和墙板会作为成品从工厂运来。它们到达现场后,由起重机吊起并用螺栓固定到位。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
从上图可以明显看出节省的时间。在传统的现浇施工中,每一层浇筑必须达到约 75% 的设计强度,才能在上面继续浇筑下一层。预制结构则避免了这种等待。
然而,这种演进并没有停留在仅仅预制传统建筑上。如今更大的收益来自于简化建筑本身:从复杂的多层设施转向可重复的单层大厅,进而转向更窄的、专门定制的结构。

第一阶段:预制工业化实现了传统外壳的预制化

第一阶段就是上文提到的预制混凝土。面板不再在现场支模和养护整体结构,而是在受控条件下制造,运输到施工现场,然后用吊车吊装到准备好的基础上。
这并非新事物。弗吉尼亚北部多年来一直广泛使用预制结构,因为那里的建筑劳动力本就紧张。CloudHQ 位于 Ashburn 的两层 LC-2 设施就是一个典型代表:它的承重外壳支撑着大跨度的无柱空间,并且具备足够的结构承载力,可以将机械设备安装在屋顶上。
Source: CloudHQ Datacenter Crogan
尽管如此,该建筑的交付仍然需要大约 18 到 20 个月。预制虽然减少了现场的支模和养护时间,但其 underlying 设施仍然是一个大型的多层结构设施。
tilt-up 混凝土遵循类似的逻辑,但它是在建筑楼板上浇筑面板,而不是在远处的工厂里浇筑。
Source: Tilt up Panels at DPR Construction Ashburn Virginia
这种方法避免了长途运输,对于大型单层建筑来说可能是成本最低的途径,不过其质量和工期仍然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革的时期。为了进一步缩短时间,行业开始转向通过修改设计来追求简洁。这些建筑采用标准化的结构开间,减少建筑特色,并使用标准化的外部面板。钢材通常更受青睐,因为钢框架可以在场外加工,高效运输,并在大型平坦园区内快速螺栓拼装。
在轻量化方面是预制金属建筑,即 PEMB,它由三部分组成:
  1. 主框架,作为结构骨架
  2. 次框架,将主框架连接在一起,这些是较轻的钢构件,如连接在主框架之间的屋顶檩条。
  3. 外皮,请注意这与框架不同。它们是轻薄金属板,作用是保护内部免受极端天气影响。
Source: Diamond Steel Pre-engineered Metal Building installation
这是最快的方案,因为所有部件运抵时都已完成切割、打孔和标记,施工队只需在现场用螺栓将它们拼装起来。此外,轻型钢结构所需的材料比混凝土少得多。
要求更高的机房会采用结构钢——更重的热轧梁和柱在工厂预制后,通过螺栓连接成刚性框架。这比轻型 PEMB 成本更高,但能够支持更宽的跨度、更重的载荷以及更复杂的布局。
QTS 的 Cedar Rapids 园区展示了这种方法所能实现的建设速度与规模。当前 420 MW 阶段占地约 280 万平方英尺,使用了约 28,000 吨结构钢。QTS 从破土动工到结构封顶仅用了约五个月,整个建筑的交付大约耗时 11 个月。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
随后采用预制围护材料封闭外墙,最常用的是保温金属板。同样,我们在 Crusoe 位于 Abilene 的 Stargate 园区也看到了这种做法,每栋建筑使用了约 672 块工厂预制面板。这些面板在不到 40 天内完成制造,每天安装约 15 到 20 块。这使得每栋建筑在不到八周的时间内就完成了外围护结构的封闭。
Source: Crusoe Stargate Campus
因此,速度优势与其说源于钢材本身,不如说源于它所带来的便利:简单的单层厂房、可重复的结构开间、更少的现场接口,以及可在各个市场复制的供应链。与密集的多层设计相比,这种方法还能降低单位 MW 的劳动力和结构材料消耗。
主要的权衡在于土地。单层园区需要更大的占地面积,但在新兴的 AI 市场中这通常是可以接受的。因为那里的土地更便宜,而且相比追求单位面积 MW 最大化,部署速度更为重要。

第三阶段:专用快速部署外壳

第三阶段将简化推向极致,围绕更具体的部署模型来设计围护结构。更窄、更轻的结构可以减少传统外壳工程量,并支持更快的重复建设。不过,过度优化可能会降低对未来设备或布局变更的灵活性。
Meta 在 New Albany 的 Prometheus 园区采用的快速部署结构是最具代表性的极端案例。这种铝框架、织物覆盖的厂房无需建造传统的永久性外壳,即可提供围护和防风雨功能。每个结构约 125,000 平方英尺。卫星跟踪图像显示,在 2025 年 7 月宣布建设后,到 2026 年 4 月已有八座建筑矗立。
Source: SemiAnalysis Datacenter Model , Tent at Meta Prometheus New Albany
这并不意味着 Meta 在九个月内就建成了一座完整的数据中心。这些帐篷只是加速了围护结构的封闭,并未缩短公用设施连接、电力、冷却或调试的时间。同时,它们也牺牲了永久性混凝土或钢结构建筑的部分耐久性和长期灵活性。
AWS 的最新模块化建筑也朝着类似的方向发展。AWS 不再将外壳视为一个大型的通用仓库,而是采用围绕内部安装系统来组织的更窄、更具重复性的结构。其结果是单位 MW 所需的建筑量更少,结构跨度更短,现场施工团队需要组装的接口也更少。
Source: AWS Multistory Design
共同的逻辑是,外壳模块化正越来越多地关注设计简化,而不仅仅是预制。预制混凝土将混凝土生产转移到了场外,但在很大程度上保留了传统建筑方式。标准化钢材使得单层大厅更容易在不同市场间复制。而专用结构则更进一步,它减小了外壳本身的尺寸和复杂度。
因此,成本的节约来源于减少楼层、降低结构复杂度、减少现场劳动力,以及在整个园区内重复使用相同的外壳和供应链。一旦外壳实现封闭,更大规模的模块化机会便转向内部,即转向电力、制冷和机房空间系统。正是这些系统将外壳转变为一个运行中的数据中心。

设备与子系统的模块化

设备和子系统是大多数真正意义上的模块化发生的地方,其产品范围非常广,从单个设备一直到交付即可开机运行的整栋建筑。此前的深入分析已经详细介绍了机电系统的内部构造。此外,在我们开始讨论各个类别之前,先明确一些词汇会有所帮助:
Source: SemiAnalysis Industrials Model
  1. 组件:最低级别的物理形态。它是在工厂制造的单一设备。
  2. Skid:最常见的初级模块形态。它是一组安装在开放框架上的组件。设备无需将每个部件单独运输,而是预先布置、配置好,作为一个整体包一起运输。
  3. 模块:封闭空间内的 Skid。它可以是简单的配电室,也可以是类似于 Skid 的预制机电室,但只有当你在其上方加上墙壁和屋顶时,它才成为一个模块。
  4. 集装箱:使用 ISO 集装箱进行封装的特定模块形态。ISO 集装箱是专为标准运输尺寸而建造的,这意味着它可以通过卡车进行常规运输,不受限制地运往任何地方。
  5. 预制数据中心模块:设施规模的建造,将多个工厂制造的模块组合成一个更大的设施区块。这些区块的目的是作为端到端的数据中心建设方案。
这就像一个阶梯,从 1 到 5,工厂集成度和范围逐级递增。如果仔细观察,你可能还会发现前 4 个级别更广为人知的名称是子系统模块化。在这种模式下,供应商将数据中心的一部分作为工厂建造的单元进行交付。该单元运抵时已完成组装和测试,但在投入使用前,仍需接入更广泛的设施系统中。
最后一个级别,有时也包括第四个级别,则更接近于整个设施的模块化。在这种情况下,供应商将数据中心的大部分作为一个集成产品进行交付。
Source: SemiAnalysis Industrials Model

子系统模块化

有了这些术语基础,我们现在可以开始拾级而上。最自然的起点在底层,即子系统模块化。这是两大类别中规模更大的一类,也是目前大多数市场参与者所处的阶段。我们从灰色地带开始,在讨论模块化设计时,大多数人首先想到的就是模块化电力模组。

模块化电力模组

Source: SemiAnalysis Industrials Model
电力模块是工厂预制的电气机房或电力模组,将主要电气设备封装在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。因为其设备序列定义明确,且组装单元需要许多不同的组件。在一个 50MW 的电力机房中,电气安装与调试平均需要 5.5 至 16.7 个月。
为了举例说明,我们来看看下面由 Flex 通过 Anord Mardix 部门打造的模块化电力解决方案:
Source: Flex
Flex 提供两个版本的产品:电力撬装和电力模块舱。后者是将相同的设备序列包裹在一个安全防护外壳中。在模块舱内部,你可以看到主要电气组件像传动系统一样排列开来。
你可能已经注意到,该模块还包含母线槽系统,例如建筑上方的 IBAR 馈线,它将电力舱与数据机房连接起来。此外还配备了 CRAH(计算机机房空气处理机组)和消防系统。这些设施用于管理封闭外壳内的空气温度,并防范意外情况。
据我们估算,电力模组是工期收益最集中的环节。仅将电力部分转入工厂预制(按工程量约占总量的 26%),就能让机房达到 IT 就绪状态的速度加快约 22%。相比传统现场施工的约 16.7 个月,工期缩短至约 13 个月。每 MW 成本也降低约 5%。这主要是因为机电安装工期从约 5.5 个月压缩到了约 2.5 个月。
最后,在模块化电力模组领域中,一个新的子类别正在兴起。我们可以将其定义为“软件定义”的电力路由模组。传统的做法是将变压器、开关柜、UPS 和电池组合封装在一个箱体中。而 DG Matrix 等公司则用基于电力电子技术的多端口路由,替换了这一链条中的部分环节。这些系统能通过统一的受控电力平台,连接电网、发电设备、储能系统和直流负载。

模块化冷却模组与预制冷却基础设施

Source: SemiAnalysis Industrials Model
与电力模块类似,冷却模组将数据中心的冷却环路封装成一个集成的子系统。乍看之下,冷却模块化的理由不如电力那么充分,因为需要预装的组件确实更少。但随着一二次冷却环路变得越来越复杂,以可重复的模块化增量来增加冷却能力,对运营商来说变得更具吸引力。
聚焦 TCS 循环,大部分模块化工作主要围绕 CDU 的撬装模块展开。Airedale by Modine 的撬装式 CDU 就属于这一类别(如需了解更多关于冷却系统的信息,请在此阅读我们的 Cooling 深度解析)。
Source: Modine
Airedale by Modine 的撬装式 CDU 属于 2 MW 级别设备,交付时安装在预制的撬块上,所有部件一应俱全。从红银相间的冷却回路,到右上方的缓冲罐,甚至撬块末端内置的泄漏检测系统,全部包含在内。在现场,工作人员只需连接两路循环接口和一路供电线路即可。
另一方面,在考察二次回路和室外机械区时,预制冷却系统的价值主张更为突出。在这些区域,管道和其他室外冷却基础设施通过预制完成,大幅减少了现场施工中的土建、管道敷设和控制系统工作量。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
在考虑冷却设备时需要注意,其中许多设备最初是为医院、园区和工业制程冷却设计的,而非针对 GW 级数据中心。在 GW 级规模下,巨大的占地面积和数百台并置设备会引发热空气回流和热岛效应等问题。
Source: Vertiv’s elevated chiller/cooling plant on a steel platform beside a prefab hall using mechanical yard infrastructure
上方的 Vertiv 安装案例展示了一个传统的机械区。冷却设备作为独立的基础设施布置在数据机房外部,冷水机组、水泵、管道和支撑钢结构均围绕建筑物进行组装。
一些数据中心开发商(如 QTS)目前正对大部分管道基础设施实施预制化,从而在保证高质量的同时加快安装速度。考虑到如今高密度的液冷部署对管道的需求日益增加,这一点显得尤为重要。
一些新入局者甚至开始着手对整个机械区进行预制。Karman Industries 推出的基于 CO2 的热处理单元(HPU)是一款专用设备,它借鉴了电动汽车领域的 SiC 电力电子器件和永磁电机,并采用了航空航天领域的紧凑型涡轮机械和先进换热器。该 HPU 可针对不同站点进行配置,以符合户外防护等级的 NEMA 撬装形式交付,功率密度达到传统设备的 4 至 5 倍,同时将机械区占地面积缩减 60% 至 80%。
Source: Karman Industries

其他模块化方案

电力和冷却并非数据中心仅有的可转移至工厂预制的部分。同样的理念也可应用于灰区基础设施,例如储能系统(BESS)、水处理撬块、消防系统等众多设施。
许多系统并不处于建设周期的关键路径上,或者其体积较小,可以直接在现场搭建。此外,即使这些系统实现了模块化,通常也是集成在大型设备内部运输,而非单独发货。例如,Schneider EcoStruxure 就内置了消防系统。

工厂预制白区

Source: SemiAnalysis Industrials Model
工厂预制白空间模块的初衷,是用工厂制造的产品来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部署计算设备,而无需操心具体的布线和连接问题。
整个套件专为机架框架量身定制,并配备了机架运行所需的全部末端连接点。你可以把它想象成一个为计算设备准备好的“信封”。它的内部布局井然有序,不仅规划了机架的摆放位置,还通过线缆和接口为机架提供电力并排出热量。此外,该套件还在机架上方配备了预制的电力母线槽和技术水管路。
Source: Schneider Electric
以 Schneider 的 EcoStruxure Pod 为例。上图中的黑色机柜组成了 IT 机柜排,用于安装 Nvidia GPU 服务器等产品。该系统最多可容纳 40 个机架。机架上方的灰色架空基础设施是配电层。它集成了为每个机架供电的母线槽,以及用于收集热空气的封闭通道(因为部分方案仍将采用风冷),还有用于分配液冷介质以带走热量的技术水管路,以及连接每台服务器的线缆。
这其中最有趣的地方在于其背后的产品设计。工厂预制白空间必须能够满足各种定制化需求。因此,像 Schneider 这样的供应商会与 Nvidia 合作,提供超过 30 种参考设计。买家基本上只需选择与所需芯片相匹配的规格,就能获得一个预先协调好电力和冷却模块的数据大厅。在下一节中,我们将更详细地探讨这一设计过程是如何进行的。

设施整体模块化

设施整体模块化是名副其实的“盒子里的数据中心”模式。供应商交付的不再是零散的部件,而是一个完整或接近完整的数据中心模块。
Source: SemiAnalysis Industrials Model

集装箱式数据中心

Source: SemiAnalysis Industrials Model
先从集装箱式数据中心说起。这是外形规格设计的第四种类型,即把整个数据中心封装在 ISO 标准集装箱或专用的防风雨外壳中。正如我们之前所讨论的,提供这种选项主要是为了方便运输。
Source: Delta All-In-One Edge Solution
如上图所示,你几乎可以看到箱体内部的所有设施:IT 机架、电力设备、电池,甚至还有冷却系统。
此类设计常用于边缘计算、工业环境、偏远或闲置场所。当买家需要快速部署一个较小规模的数据中心时,这种产品最为适用。对于 AI 工作负载而言,买家通常不是追求规模化扩展的初创计算企业,而是需要在固定物理位置进行低延迟推理的资产所有者。
Source: Flex’s CrownPod Craned into site
这种建设方式的主要局限在于密度。使设备便携且能快速部署的同一外形尺寸,同时也固定了布局。这就是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的原因。

一体化预制数据中心模块

Source: SemiAnalysis Industrials Model
一体化预制数据中心模块是整个设施模块化更具野心的版本。在这里,供应商交付的是一个更大的设施模块,其中更多的数据中心部分在交付前就已经完成了集成。
Source: Vertiv
Vertiv MegaMod 展示了它在实际中的应用。该结构实际上是一个模块化数据中心,将主要系统都封装在一个机壳内。模块中心是安装服务器的 IT 机柜。机柜上方和周围布设了光纤和线缆管理通道,外围则是所有支撑基础设施系统,如散热和供电设备。
该系统的 1 MW 参考设计在尺寸上最长可达约 26.5 米,宽 24 米,高 4 米。而 MegaMod plus 版本宽度甚至可扩展至 31 米。你可能会问,既然这么大,要如何运输到现场?实际上,这种结构需要拆分成可运输的预制单元,通过标准重型运输卡车运送,然后作为整体进行连接和调试。

平台模块化与参考设计

整个设施模块化的最后一步,不再局限于任何单一供应商的模块,而是为设施本身制定标准化的参考设计。正如业界拥有针对机柜系统和 CDU 的参考设计一样,Nvidia 现在为整个 AI 工厂发布了一个参考设计:Nvidia DSX。它于 2025 年 10 月在华盛顿 GTC 上首次作为 Omniverse 数字孪生蓝图亮相,2026 年 3 月正式确立为 Vera Rubin DSX 参考设计,近期更扩展为完整的 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,同时也包括设施层面,如供电、散热和控制,甚至包括土建、结构和建筑设计。其核心价值在于,Nvidia DSX Max-Q 能够在固定电力预算内最大化每瓦 Token 产量,而 DSX Flex 则促进设施与电网服务的连接,通过混合现场发电动态调整用电需求并编排电力调度。
Source: Nvidia Vera Rubin DSX AI Factory
在部署 DSX 设施时,借助 Omniverse DSX Blueprint,运营商首先会构建设施的数字孪生,实时模拟布局、电力拓扑、散热特性和运营策略。在建设开始前优化设计,随后在多个站点复用这一经过验证的架构。例如,CoreWeave 已在使用 DSX Air 构建和测试其 AI 工厂的数字孪生。
Besides, the whole DSX ecosystem includes pretty much all the supply chain: Cadence, Dassault Systemes, Eaton, Jacobs, Nscale, Phaidra, Procore, PTC, Schneider Electric, Siemens, Switch, Trane or Vertiv. Vertiv’s OneCore, for example, packages power and cooling into standardized 12.5 MW pods that can be combined into larger AI-factory deployments
EdgeConneX estimates that a common design can advance a project to roughly a 30% to 60% permit set before site-specific localization is complete, allowing substantial off-site work to begin earlier.

Vendor landscape

If you have made it this far, you should have a working feel for the categories. You should also, maybe be a little buried in names. We have put a power module from Flex, a CDU from Airedale, a data-hall pod from Schneider, and an all-in-one datacenter from Vertiv all in front of you. So before going further, it helps to step back and lay the whole market out on a single map.
Source: SemiAnalysis Industrials Model
Our universe runs to over 80 players, and laying them out this way is useful because two patterns jump out right away.
  1. The depth is in the subsystems . The power-room and cooling modular are by far the most crowded
  2. The same names keep showing up across columns, because a vendor like Vertiv, Schneider, or Eaton sells a power module, a CDU, a white-space pod, and a whole block all at once.

Owning the Integration: Who actually does the modularization?

The vendor landscape above maps who builds each piece, but not how those pieces become a module or who is on the hook when they do. From the solution provider’s point of view it has three answers:
  1. At one end the operator holds both rights: it specifies the equipment, buys it directly, and hands it to an integrator purely for assembly.
  2. In the middle sits the EPC- or integrator-led buildout, where the operator still sets the performance requirements but hires an EPC or integrator to source, coordinate, and build.
  3. At the far end is the OEM-led model, where a vendor like Vertiv designs and sells its own stack as one finished product, as it does with the OneCore portfolio
Source: SemiAnalysis Industrials Model

Operator-Led Modularization

This is where the operator engineers the specification themself, procures the equipment directly as owner-furnished gear, and hands it to an integrator purely for assembly.
This model requires the operator to have a deep in-house engineering and procurement team to specify and source every component, and the willingness to carry all of the cost, inventory, and lead-time risk.
Source: SemiAnalysis Industrials Model
In a supply-constrained market that risk is sharp, since the operator is competing for scarce transformers and switchgear without a vendor’s allocation leverage, unless it buys at enough scale to have that leverage of its own.
这就是为什么运营商主导的模块化实际上仅限于最大的超大规模云服务商。以 AWS 为例,它在 Project Houdini 项目下自主研发预制化数据中心模块,并直接采购设备,同时将 Cupertino Electric 作为设计合作伙伴。
Aligned 是运营商主导模块化的另一个典型案例,尽管它依赖外部集成合作伙伴来提供制造产能。Aligned 负责定义整体架构,由业主自购主要组件,并控制调试与质量管控流程。而其集成合作伙伴则负责在多个工厂地点接收、存储、组装和测试设备。合作伙伴提供生产场地,但模块化系统始终采用 Aligned 的设计。

系统集成商或 EPC 主导的模块化

EPC 主导的模块化模式中,系统集成商或建筑公司主要将第三方设备组装成模块化设备。集成商负责装配、安装、工厂测试和外围护结构安装,并负责将完工的模块交付给最终客户。
充当集成商的企业主要有两类。一类是具备整合能力与生产场地的建筑公司,如 Comfort Systems、Sterling Infrastructure 以及 Quanta 旗下的 Cupertino Electric;另一类则是专业模块化集成商,例如 PCX、Nautilus、DXN、Infra Partners 和 Bladeroom 等。
这种模块化模式与设备厂商无关,意味着客户能对数据中心设计保持更大的控制权。同时,承包商将部分施工环节转移至预制工厂内完成。EPC 负责采购设备,进行组装、布线、接管和测试,最终以完整的工程模块形式发货。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
以 Comfort Systems 为例。它是一家机电承包商,并非设备制造商。因此,它扮演着代表运营商采购并组装设备的角色。运营商决定所需设备,其他所有工作均由 Comfort Systems 完成。该公司通过 Environmental Air Systems 和 TAS Energy,在德克萨斯州和北卡罗来纳州超过 350 万平方英尺的厂房内开展这些工作。
这种理念对超大规模云服务商极具吸引力。大型运营商通常已确切知道所需的设备与设计,因此无意购买他人固定的系统。通过与 Comfort Systems 这类 EPC 集成商合作,运营商得以保留自有设计和设备,仅将建造过程从施工现场转移至工厂完成。

OEM 主导的模块化

在此模式下,设备厂商将自身的数据中心基础设施架构转化为可复用的模块或平台。尽管产品仍可根据特定站点进行配置,但起点通常是采用 OEM 自有架构的标准化模块。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
Vertiv OneCore is a clear example. Instead of selling single equipment devices, Vertiv combines all the layers into a single modular platform. This platform integrates Vertiv’s power, thermal, cooling, and IT infrastructure technologies inside a Vertiv’s supplied steel shell.
Source: Vertiv
That is what makes it OEM-led, the customer is buying into Vertiv’s entire integrated stack rather than asking an EPC integrator to assemble equipment line ups. This also allows Vertiv to capture higher content by selling the entire stack end to end, with the TAM expanding up to ~$7M/MW for some of their full-stack solutions.
The tradeoff is capacity and execution risk. Besides the fact that these companies are going up the value-chain toward market segments they were not previously involved in, OEM-led modularization can only scale as fast as the OEM’s factory capacity, supplier base, and integration teams can support. Vertiv’s modular solutions run lead times of over 12 months today. This is also pushing big OEMs, not only Vertiv but also companies like Schneider and Siemens, to be selective with capacity slot allocation, requiring certain capacity minimums and favoring bigger projects. As a result, operators or developers looking for smaller scale capacity are increasingly working with the System Integrators.

The Modularization Cycle

By now our readers should be familiar with the different forms of modular solutions and the players leading this transformation. They will also have noticed how different this looks compared to traditional datacenter construction, and will have many questions about the operational implications. Those are the topics we address in this section.
Source: SemiAnalysis Industrials Model

Stage 1: Solution Design and Simulation

Engineering the solution is the first step. In a field build, some of these decisions can change while construction is underway. In a modular build however, they need to be predetermined, frozen early, and repeatable since the box itself must come in a finish block.
The most important engineering at this stage happens at the facility level. Before a module can be finalized, the design team must define the load, select the equipment, develop the single-line diagram (SLD) and layout, and complete the short-circuit, protection-coordination, and arc-flash studies in tools like ETAP and PSSE. These analyses determine how the system is sized and which components can be used. Because they depend on the full electrical path from the utility connection through the downstream equipment, they cannot be completed on an isolated skid. The facility design therefore has to come first, with the module designed as part of that broader system.
Source: Aran Industries
对于 415/480VAC,这项工作已有成熟的模板,具备高度可重复性。但考虑到 800VDC 转型的各种影响,情况就没那么理想了。虽然存在一些参考设计,但都尚未完全成熟。因此,设施级架构仍需在每次设计中逐步摸索。目前,这一周期中的部分环节正在实现自动化。Aran Industries 等公司正在开发定制软件,这些软件能够接入 ETAP、PSCAD、PSSE、Revit 等设计工具。它们将原本需要多名工程师耗时数月(>2 个月)的电气设计过程,压缩至数小时的计算时间,最后只需一名工程师对输出结果进行审核。

建设的主导权

设计确定后,主导权就归结为两个问题:
  1. 由谁选择设备;
  2. 由谁承担成本、库存以及建设周期的交付风险。
这些决策并不总是由同一方决定。运营商可能会直接指定某个组件,或者由集成商进行选择并寻求批准。
Source: Schneider’s Factory showcasing different modules
托管运营商是一个明显的例外。批发型托管设施不受任何单一终端用户规范的约束,甚至往往不知道租户是谁。因此,它可以自由选择所需设备并尽早锁定,无需等待任何人的签字批准。
即便如此,设备的本地供货能力依然关键。开关柜和变压器的交付周期可能长达 12 至 18 个月,而发电机则可能需要满足特定市场的排放控制要求。此外,定制化需求还可能重新触发工程设计,增加大约 8 周的时间。

阶段 2:文档包与文档编制

在阶段 1 完成设计冻结后,设计阶段产出的并非单张图纸,而是一套由不同方使用不同工具生成的文档包:
Source: SemiAnalysis Industrials Model
该阶段主要是一个文档处理与文书工作环节。通过将阶段 1 的设计模型自动化,这些文档包可以从单一数据源生成,无需手动重新绘制。这消除了各方之间的人工重绘工作(IFF 和 IFC 面向不同受众,即工厂和现场,需分别下发;它们并非同一份文件,因此也不会出现版本不一致的问题)。

阶段 3:模块组装与工厂测试

所有前期准备工作完成后,模块仍需进行物理构建。可以将这一步视为生产线,但其规模更像是数据中心级别的庞大工程。组装过程从底座、滑橇或框架开始,它们构成了模块的基础。随后,设备按顺序逐层安装,每个组件都被放置在指定区域,就像拼装乐高积木一样。
Source: Flex’s White Space Factory Line
与组装同步进行的是工厂验收测试,通常简称为“FAT”。测试分为两个层级。第一级在模块组装的每个工位进行,相当于一个检验关卡,在模块进入下一环节前对作业进行检查。第二级则在模块组装完成后进行:整个单元通电,并按照现场实际运行方式进行试运行,以确认其达到额定负载且一切就绪。等到下线时,模块已完成布线、贴标和密封,并证明能够独立运行。
Source: Vertiv Factory Acceptance Testing
工厂测试至关重要。业界常用“1-10-100”规则来描述这一理念:在设计或组装阶段修复一个缺陷只需1美元,一旦进入生产阶段成本可能升至10美元,而产品发货后则可能高达100美元。此外,标准化使测试具备可重复性,因此相同的FAT流程可以在生产过程中多次执行。

阶段四:交付与安装模块

此时,模块离开工厂的受控环境,进入不可控的现场物流环节。在当今AI园区规模的背景下,仅让首个模块上线已远远不够,因为运营商还必须考虑直至最后一兆瓦并网所需的时间。关键问题变成:有多少完工模块能够运抵现场?有多少模块可以并行卸货和就位?在吊装设备和安装团队有限的情况下,他们从一个模块转移到下一个模块的效率有多高?

深入探讨:运输与物流

在我们与数据中心开发商的交流中,物流被视为设备模块化面临的主要挑战之一。这些滑橇和模块体积庞大且沉重,将它们从工厂运往现场绝非易事。因此,占地规模和地理位置至关重要,集成商正在不断扩大业务版图,以更靠近客户所在地。
联邦法律规定,免许可运输的尺寸上限为102英寸宽,总重上限为80,000磅,这意味着标准平板车上模块的重量约为24吨。Microsoft 的 Azure Modular Datacenter 和 Schneider 的 Easy Modular 采用96英寸宽的40英尺ISO集装箱运输,因此可以免许可跨越任何州界,或由 C-17 运输机空运。
超过上述阈值便需要申请许可。不过事实上,许可费用的影响微乎其微,真正的制约在于工期。一份标准的超限运输许可每个州仅需15至100美元。即使是干线运输,按每满载英里12至14美元计算,500英里的运输成本每辆拖车也仅为6,000至7,000美元。
Source: Flex’s Prefabricated modular solution ready to ship
在宽度方面,超过约 16 英尺的负载即成为超大型货物,这会触发桥梁工程审查。每个州的审查周期为 7 到 21 天,如果运输路线跨越多个州,总耗时就会累积长达数月。此外,护送车辆还会限制可行的通行时间窗口。除此之外,各州的判定门槛并不统一。例如,一个符合 Virginia 标准(超限定义为 18 英尺或 250,000 磅)的模块,仍可能触发 Ohio 州低得多的门槛标准,即 14 英尺、120,000 磅。
运输环节也成为了可靠性评估的一部分。模块在运输途中可能承受比正常运行时更大的机械应力,尤其是在振动、制动和装卸过程中。在一次验证测试中,Aligned DC 将一台 3 MW 的模块从 Utah 运往 Omaha 并运回,同时使用了受力记录仪来测量运输过程中所经历的实际受力状况。
除此之外,运输还会因保险问题而受到限制。高价值的 AI 机柜每次可能只能发运一两个,因为将过多设备集中在一辆挂车上会造成不可接受的保额损失风险,没有保险公司愿意承担这种风险。这种风险并非理论假设。我们曾了解到,有卡车载着大型 UPS 模块在前往 Northern Virginia 的途中,于 West Virginia 路段发生侧翻,导致了巨额赔付。
考虑到上述种种影响,运营商在工程设计时会设法适应长途运输需求。例如 AWS 将 Houdini 的滑橇设计为可放置在低底盘双降式挂车上,以便顺利通过桥下。Nautilus 则利用驳船将其数据中心漂浮运输 50 英里至 Port of Stockton,Compass 更是在其 Red Oak 园区旁直接建了一座 Schneider 模块工厂。尽管如此,部分运营商如 DXN 确实能做到将集装箱从其位于 Western Australia Perth 的工厂一路运抵美国。不过这些大多是较小的集装箱。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
模块运抵现场后,必须将其吊装至准备好的基础上,进行固定,并与上游电源和下游负载连接。就连起重机的选择也成为设计流程的一部分。履带式起重机的起重能力会随着负载远离吊臂而急剧下降。例如 Manitowoc 18000 在 7.3 米处可吊起约 600 吨,但在 104 米处仅能吊起约 10 吨。因此,模块的重量、起吊点和最终落位共同决定了需要选用哪种起重机以及吊装成本,通常每天的租赁费用在 $5,000 到 $25,000 之间。以单个 Schneider 500 kW 电源模块为例,其重量达 50,000 磅,需要 6 个起吊点,且在建成前其载荷分布情况尚不明确。

阶段 5:现场调试

模块就位后,就到了调试环节。工厂测试验证的是单个设备,而现场调试验证的则是真实条件下的整个系统。运维人员普遍认为,这是模块化周期中最大的缺口。整个站点的端到端调试通常需要 3 到 8 个月。虽然一些供应商声称可以将调试工作转移到场外进行,但在实际操作中,关键环节无法转移。因为主要的能源设备(市电接入、发电机、BESS)只有在现场才会汇合。

调试的层级

业界通常采用 6 级阶梯式调试流程,有些框架还会在最前端增加一个 Level 0 设计审查。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
Source: Hioki Commissioning Steps
从 L2 开始,相关工作必须在现场实地进行。因为市电接入、发电机、BESS 等用于测试的电源设备只存在于现场。
为了找到能够切实节省时间的方法,我们总结了两个关键策略。第一,模块和子系统运抵后立即并行调试,无需等待整个园区就绪。这样,早期模块的 L2 到 L4 测试可以与后期模块的交付同步进行,只有 L5 需要等待全部模块就位。第二,利用设施自身设备作为负载箱。调试期间,电力设备及其电池储能系统可作为负载箱使用。这样一来,无需租用发电机和电阻负载箱并在测试结束后运走。用于验证设施工况的设备将直接保留,成为设施的一部分。
Source: Electrical Engineering Portal, commissioning substation and MV switchgear

并行工厂调试

在大规模部署中,核心制约因素通常是 Level 3 的点对点工作。因为每个 PDU、控制面板和现场设备都必须完成接线、编址、命名,并验证其与 BMS 的连接。数以百计的 PDU 每个都暴露数十到数百个点,这才是真正的调试瓶颈。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,并行推进工厂调试工作。他们在设备发货前完成设备验证和控制检查(在运输后重复部分测试),同时现场团队继续进行交付检查、带电互联和综合系统测试。
在研究激进的项目周期声明时,这一考量同样重要。某些 6 到 9 个月的工期,部分是通过压缩或精简调试流程来实现的。这可能会加快初期的启用速度,但会将风险显著转移至运营阶段。

检验模块化解决方案的价值主张

所有模块化方案的宣传主要基于三个主张:一是推向市场的速度;二是建设质量与安全性;三是总拥有成本(TCO)。厂商宣传的数据十分惊人,Vertiv 声称其 MegaMod 在模块部署上最高可提速 50%,SmartRun 最高可提速 85%;Schneider 则声称提速 60%,且电力与制冷系统的初始成本降低 13%。
这些数字非常庞大!因此,我们采用自下而上的方法,基于 SemiAnalysis 工业模型中的基准参考数据中心(一座位于美国的 50 MW 液冷 AI 机房)重新进行了评估。总体而言,我们的数据显示,在整个建设周期内,模块化建设可将施工期缩短约 36%,总成本降低约 8%。下面我们来拆解这些数据。
Source: SemiAnalysis Industrials Model

速度优势

速度无疑是供应商的核心卖点。根据我们之前的分类方法,实际节省的时间很大程度上取决于在建设中采用哪种模块化解决方案。要了解速度提升源自何处,我们需要了解建设周期,通常可将其划分为四个阶段:
综合来看,一座传统的 50 MW 数据中心从破土动工到 IT 就绪通常需要约 18 到 24 个月,且该时间未将审批周期计入。除了前文提到的调试因素外,更短工期的声明有时也与计时惯例有关:往往从机电安装或垂直建筑施工阶段开始计时,而非从土方工程算起。此外,审批还需额外耗费 12 到 13 个月,且无法与建设并行。这使得传统现场建设的总周期达到约 30-35 个月以上,而模块化建设约为 24-30 个月。
在下表中,我们设定了运营商全面采用模块化方案的场景。模块化可将施工期压缩至约 12-18 个月,比纯现场建设快约 36%,比已包含部分模块化内容的现有基准方案快约 30%。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
节省的时间规模取决于将多少工程范围转移至工厂。如果运营商仅采用 MEP 模块化组件,介于目前的基准方案与全模块化建设之间,交付周期约为 17 个月。如果采用一体化预制模块或集装箱式数据中心,交付周期可以进一步缩短至约 12 个月。如今我们甚至听到有宣称交付周期不到 12 个月的案例。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
深入来看,在 MEP 安装阶段,一个 AI 数据机房每 MW 大约需要 12,000 个现场工时,其中电气是主要工种。一个标准的 50 MW 机房会将 600,000 个现场工时集中在一栋建筑内,并在高峰期安排约 300 名技术工人。将这些 MEP 工程转移到工厂后,现场工时大约下降了 63%,降至每 MW 4,500 小时。持证电工的工时则下降了约 85%。工期本身的压缩幅度不如工时减少那么明显,因为转移后的工厂作业与现场施工是并行进行的。此外,将工作转移到工厂也降低了对天气和地理条件的依赖。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
速度等于金钱
速度就是算力,算力就是收入。因此,提前投入运营的真正价值在于延迟所带来的机会成本。根据我们的经验法则,在当前情况下,对于 CSP 而言,每 MW IT 负载每年产生约 1200 万至 1500 万美元的收入。折算下来,约为每月每 MW IT 10 万至 125 万美元。话虽如此,在这样一个产能受限的市场中,我们看到新达成交易的披露价格要高得多。参见 SpaceX 与 Anthropic 的交易,或者我们最近在 Meta 通讯文章中提到的每 MW IT 负载产生 5000 万美元收入的案例。Anthropic 或 OpenAI 等公司在 API 业务上的收入超过 5000 万美元/MW。
在 COGS 方面,相关的成本是 GPU 折旧。对于一个折旧期为五年的 Nvidia 集群,平均折旧成本为 3000 万美元/MW,大约每月 50 万美元/MW。闲置一个月至少会损失这些折旧成本。因为无论机房是否就绪,GPU 一旦投入使用就开始计提折旧。因此,我们将提前一个月对业主运营商的价值评估为约 50 万美元/MW。这是一个保守数字,因为实际运行中的算力贡献毛利更高。对于从不拥有 GPU 的批发型托管运营商来说,提前一个月的价值仅在于能够开始收取的租金,大约每月 19 万美元/MW,约合 190 美元/kW/月。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
将上述单位经济效益应用于相比纯传统建筑模式提前约 8 个月的情况,业主运营商在这个 50 MW 机房中可以获得约 2 亿美元的未折现收益,即约 400 万美元/MW。
当然,这一切的前提是建筑本身构成了关键约束。投入运营日是三个日期中最晚的一个:建筑就绪、电力可用以及 GPU 交付。如果建筑并非约束条件,加速建设并不会带来任何收益。

The TCO Advantage

与已实现的性能提升相比,Capex(资本支出)的节省并不显著。据我们估算,同样规模的完整模块化50 MW液冷机房,整体成本每兆瓦约低 110 万美元。从约 1,460 万美元/MW 降至约 1,350 万美元/MW,降幅不到 8%。
在考察数据中心设备每兆瓦的整体配置成本时,可以将硬件成本与服务或安装成本分开。硬件部分本身变化不大:无论安装在现场建造的机房里,还是集成在工厂的机架中,开关设备、UPS、变压器和其他核心硬件的成本都一样。总成本的节省主要来自两个方面:人工费用和更短的建设周期。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
我们估算,将 MEP(机械、电气和管道)工程转移到工厂,可节省约 60 万美元/MW 的施工服务费用和 50 万美元/MW 的安装费用。工资差距很小,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。但加班费和现场补贴使现场电工的实际时薪高达约 63 美元。真正的杠杆在于工厂更高的生产效率,这省去了一整小时的现场施工作业量。
其次是更短建设周期带来的影响。提前锁定工厂成本并压缩现场施工周期,可以减少成本上升、应急费用、工程变更单以及现场一般条件费用。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
与这些节省相对应,模块化也带来了一些劣势,其中最大的是双重利润。传统现场施工仅通过总承包商及其分包商对安装内容加价一次。而模块化施工则在现场集成商的基础上,额外增加了独立的模块供应商利润。当 OEM(如 Vertiv 和 Schneider 在其交钥匙项目中所做的那样)也参与现场集成时,这层利润空间就会被压缩。Schneider 的 WP163 报告展示了这种动态:模块硬件成本比传统方式高出约 40%,但在计入设计和安装人工的节省后,初期总成本净低了 13%。
Source: Schneider
另外还有两个较小的劣势,包括模块溢价(底盘、支架、额外互连设备、运输和吊装),以及从供应商角度来看的额外工厂负担。
Source: SemiAnalysis Industrials Model

质量与可预测性优势

得益于工厂固定的作业指导书,模块化方案的工厂一次合格率(即无需返工即可通过测试和检验的节点比例)被认为能超过 95%,而现场施工的基准水平仅为 60-70%。这种优势带来的好处是系统可预测性。Flex 将此视为一种设计选择,并通过产品化配置的设计失效模式与影响分析(DFMEA)、以及针对特定项目的设计制造(DFM)与设计装配(DFA)评审来加以实现。
尽管如此,近期的讨论反映出相反的情况。运营商和 MEP 承包商声称,模块化方案已暴露出可靠性问题,并未达到其宣传的效果。这不仅意味着最终失去了初期积累的所有时间优势(因为现场团队不得不亲自赶赴现场),更重要的是,这还会让昂贵的硬件处于风险之中。

重新评估供应商的承诺

我们节省了约 36% 的时间,大约 8 个月。这一成绩刚好超过了 Flex 公布的整个项目 30%+ 的最低节省幅度。为了进行公平比较,我们必须认识到,供应商的数据通常基于更窄的范围或综合定义,而非端到端的建设周期。Vertiv 声称其 SmartRun 方案能节省 85% 的时间,但这仅适用于顶部母线槽和桥架。MegaMod 声称能节省 50% 的时间,那是将模块化部署与现场施工进行对比得出的。Schneider 声称的 60% 则仅适用于供电和制冷模块。
Source: SemiAnalysis Industrials Model

运营商和开发商目前正在进行哪些模块化实践

纵观整个市场,运营商和开发商们并未就单一的模块化策略达成共识。

超大规模数据中心厂商

超大规模厂商最常采用的做法是自建数据中心集群。他们实行垂直一体化建设,并根据实际工作负载来定制数据中心的架构设计。因此,这类厂商往往展现出创新者的特质,并拥有处于领先地位的实验性基础设施规模。
AWS
AWS 展现出目前最快的建设扩容速度,预计到 2025 年底将新增近 3.9 GW 的容量。Project Houdini 是其在模块化模式上最大规模的内部尝试。AWS 并没有从零开始设计模块化建筑,而是将标准的数据大厅平面图重新拆分,制作成一种长约 45 英尺、重约 2000 磅的工厂预制滑撬模块。这种模块可以通过双降式拖车运输。这使得 Houdini 项目完全符合“工厂预制白空间”的分类。
Source: AWS Project Rainier Indiana
该方案将部署时间从最高 15 周缩短至大约 2-3 周,并且每个模块可节省超过 50,000 小时的现场电工工时。这些滑撬模块在 Houston、Salt Lake City 和 Topeka 的工厂制造。早期部署位于 Texas 和 South Bend,目标是从开工建设到首个机房就绪仅需约 25 周。
Houdini 项目的审批模式同样值得关注。工厂流程不仅依赖现场工程验收,还对设计和实体建造进行单独验证。Cupertino Electric 作为主要合作伙伴,负责实体建造部分的验证。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
Meta
Meta 近期重点关注如何实现建筑的快速封闭。其“帐篷式”数据中心,即快速部署结构,是上述分类体系中外壳层模块化的最典型实例。轻量化结构框架支撑起张紧的织物膜,能够以远超传统钢混结构的速度,构建出一个防风雨的建筑外壳。
在 New Albany 的 Prometheus 项目中,Meta 正采用这一策略来提前外壳施工进度。
Source: Meta Tent at Prometheus New Albany
Meta 在该园区已建造了六座快速部署结构,每座面积约为 125,000 平方英尺。为直观体现这种速度优势,值得一提的是,该园区前五栋永久性建筑耗时 Meta 两到三年才完工,而这些帐篷结构仅需其中一小部分时间。根据我们自 2025 年 7 月宣布帐篷建设以来的卫星追踪记录,到 2026 年 4 月已有八座建成待用。
这并不意味着 Meta 在九个月内建成了完整的数据中心,因为帐篷只能加速外壳建设,而非整个设施。另一方面,这种做法的代价是牺牲了韧性。织物结构无法提供与上述永久性钢结构或混凝土外壳同等的长期耐久性和气候防护能力,其设计初衷也不是为了提供长达数十年的防护服务。

GPU 云与新兴云

Crusoe
Crusoe 同时采用了外壳模块化和整体设施模块化两种模式。在 Abilene Stargate 园区,Crusoe 利用结构钢和工厂预制的绝缘金属板来加速外壳建设。通过与 Digital Building Components 合作,每栋建筑大约使用了 672 块预制板。这些面板在不到 40 天内完成制造,每天安装约 15 到 20 块。这使得建筑在不到八周的时间内就实现了封闭状态。
Source: Crusoe Stargate Abilene Campus
此外,Crusoe 决定将制造过程垂直整合到内部。2022 年收购 Easter-Owens 将模块化数据中心和电气系统制造纳入内部,使 Crusoe 能够更好地控制设计、供应链和生产。目前,公司正通过位于科罗拉多州 Brighton 的专用 Spark 工厂扩展这一能力。
每个 Spark 单元的规模约为 1 兆瓦,且在交付时已基本完工,这使其归类于整体设施模块化范畴。
Source: Crusoe Energy Systems – Spark Container
Redwood Materials 在 Nevada 的部署展示了该模式的可扩展性。Crusoe 最初安装了四个 Spark 单元,并配备 12 MW 微电网,随后宣布将扩建至 24 个单元。
Hut 8
Hut 8 正在采购完整的基础设施栈。作为一家拥有电力和土地资源的早期比特币矿企,公司正竞相将这些资源转化为可出租的 AI 算力,而实现这一目标的最快方式就是购买现成的模块化技术栈。
Source: Hut 8 Corpus Christi Beacon Point Platform
在位于 Corpus Christi 的 Beacon Point 园区,公司运行 Vertiv 的 OneCore 系统来实现 704 MW IT 算力的商业化租赁。
该项目基于 Nvidia 的 DSX 参考架构设计,并通过多家成熟合作伙伴交付。American Electric Power 提供公用电力关系,Jacobs Solutions 负责 EPCM 工程范围,Vertiv 则供应关键电力与冷却基础设施。
Nebius
Nebius 采取了更轻量的模块化策略,围绕自有计算架构定义设施,并对基础设施的部分环节(如电力和冷却)进行模块化处理。
在 New Jersey 园区,该设施通过 Nebius 与 DataOne 的合作,按 Nebius 自有设计建造,并规划为可分阶段扩展至 300 MW 的开发项目。公司采用预制结构组件来加速外壳建设,同时结合 Bloom Energy 的表后燃料电池作为电力解决方案。
Sherrill unveils N.J. plan to regulate AI data centers amid rising energy  costs - nj.com
Source: NJ.com, Nebius/DataOne New Jersey
At Béthune, France, the company follows the same operating logic through a different construction method. The project reuses the former Bridgestone tire plant, avoiding part of the greenfield shell and permitting process. Azur Datacenter is responsible for the land, utility intake, construction, and physical plant, while Nebius focuses on the GPUs, racks, networking, and software.

Colocation Providers

Compass
Compass is the colo that has run the modular playbook longest. They industrialize the whole facility into a repeatable kit of parts, not just one subsystem. We estimate roughly 70 - 85% of each building is manufactured off-site and bolted together on site, standing up a building’s framework and roof in 18 to 21 days. The kit spans the full stack:
Source: Compass Datacenters in Red Oak
It runs this same kit across campuses, up to 360 MW at Red Oak, Texas and eight buildings across 1.8 million square feet at Goodyear, Arizona.
QTS
QTS’s modular strategy is built around locking the design early, standardizing the interfaces between vendors, and purchasing critical equipment before a specific building needs it. The company maintains roughly 7 million square feet of warehouse capacity in Kansas for long-lead equipment, allowing UPS systems, switchgear, cooling equipment, and other owner-furnished components to be held in inventory rather than ordered after each customer signs.
The approach began with the Freedom Design, which keeps the building shell flexible but repeats the power architecture. Each factory-built pod combines a 1.5 MW UPS and switchgear package with a 2.25 MW generator, and the system scales in 1.5 MW increments. Freedom LC+ expands the same concept into cooling, with an architecture that can support either fully air-cooled or fully liquid-cooled deployments. QTS’s newer rapid-deployment design pushes modularization further into the building itself, organizing capacity around repeatable 60 MW data-hall blocks.
QTS has therefore continued to move more scope off-site: first the power train, then parts of the cooling system, and now portions of the shell and data hall. For the shell, some QTS facilities use tilt-up concrete, including Manassas, while larger campuses such as Cedar Rapids use structural steel.
Project Profile: QTS MAN1 DC-3 | Tilt-up Concrete Association
Source: QTS Man1 Project Tilt-UP
其价值体现在劳动力、安全性和工期确定性上。QTS 估计,劳动力压力导致每 MW 的数据中心建设成本增加了约 20–30%。向模块化转型是公司的发展趋势。他们提前储备长交期设备,消除了另一个导致延误的因素,使 QTS 能够更好地控制最终兆瓦级容量的投运时间。
随后,QTS 开发了“Rapids”设计方案,大幅缩短了建设周期。目前已有两家大型 AI 公司大规模采用了该设计。
Source: SemiAnalysis Industrials Model
Aligned Data Centers
Aligned 的模块化策略以适应性为核心。在保持核心电力和散热架构标准化的同时,允许机房大厅配置根据客户需求和机架密度的变化进行调整。该策略最初应用于核心 MEP 基础设施,包括配备集成配电开关柜和电源的 2 MW UPS 集装箱。如今,这种策略正延伸至场地传输系统,例如预制冷冻水组件。对于能够尽早协调的客户,实施范围甚至可进一步扩展至白空间,例如次级流体管道等。
Source: Aligned Adaptive Modular Infrastructure
另一个核心要素是 Aligned 的 Adaptive Modular Infrastructure 平台。该平台在保持底层电力和散热系统一致的同时,允许机房大厅随着机架密度的提升,在风冷、混合冷却和液冷之间进行切换。该平台包含:
由于底层冷冻水回路和设施接口保持一致,冷却方式的组合可以调整,而无需重新设计整个机房大厅。模块内部的组件保持标准化且不变。Texas 的 Project Caprock 就是一个典型例子,该项目横跨六栋建筑,总容量达 540 MW,占地面积 165 万平方英尺。

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