PSU

定義

PSU（Power Supply Unit，電源供應器）是把市電 AC 或資料中心配電電壓轉換成伺服器、交換器、儲存設備與 rack 內部可用 DC 電壓的電力轉換模組。傳統伺服器多以 AC input PSU 輸出 12V；AI 伺服器功率密度上升後，架構逐步延伸到 48V / 54V bus、power shelf、BBU shelf、power rack、HVDC sidecar 與更高壓直流配電。

PSU 在 AI 資料中心不是單純外殼電源，而是連接資料中心配電、機櫃備援、板上 VRM 與散熱成本的核心環節。GPU rack 功率提升會同時推升 PSU 瓦數、效率、功率密度、半導體用量、電容 / 電感 / 繼電器規格與測試需求。

圖解

flowchart LR
    GRID[AC grid / UPS / data center power] --> PSU[PSU / Power Shelf]
    PSU --> BUS[12V / 48V / 54V DC bus]
    BUS --> BBU["[[技術_BBU備援電池|BBU shelf]]"]
    BUS --> BOARD[Server board]
    BOARD --> VR["[[技術_DrMOS|VRM / DrMOS]]"]
    VR --> GPU[GPU / CPU / ASIC]
    PSU --> CTRL[監控 / 保護 / 冗餘控制]
    HVDC["[[技術_固態變壓器SST|HVDC / sidecar / power rack]]"] -. architecture upgrade .-> PSU

圖說：PSU / power shelf 是 AI rack 電力進入伺服器板上電源前的第一層轉換與保護，往下接 VRM，往上接資料中心配電與備援系統。

架構類型

各世代 PSU / 電源櫃規格演進（台達電，電源產業簡報 2026-07-03）

• 每瓦 ASP 持續走高（GS 供應鏈調查，假設台達 PSU GM 50%）：5.5kW 世代 $120/kW → 12kW 世代 $173/kW；漲價主要來自功率元件（SiC/GaN）與被動元件（電解電容/陶瓷電容）漲價，台達以龍頭地位轉嫁成本。
• Power Shelf 在 GB200 NVL72 以 6/8 層 in-rack 形式部署，將 LVAC 轉 48–54V DC 由 Busbar 配電；HVDC 架構下移到電源櫃，靠近負載再減壓、極大化 800VDC 傳輸距離，並以瞬態穩定器平滑 GPU 功率變動——Power Shelf 強度直接決定 AI Rack 運行上限。

功耗上升與 PSU 規格、市場規模（Morgan Stanley，2026-10-06）

MS 整合電源方案報告（報告_MS_整合電源方案IPS_20261006）的 PSU 脈絡：

• 機櫃功耗：Hopper 約 40kW、GB200 NVL72 約 120kW、GB300 NVL72 約 140kW，Vera Rubin 約 200-300kW，現行 Vera Rubin 最高約 330kW；Rubin 單晶片 TDP 供應鏈查核約 1.8kW（效率導向）至約 2.3kW（效能模式），ASUS 液冷 Vera Rubin NVL72 標示 187kW Max Q／227kW Max P。更早世代：A100 SXM 400W，DGX A100 最大輸入 6.5kW；H100 SXM 700W，DGX H100／H200 10.2kW。
• 網通：Tomahawk 1（2014，28nm、3.2Tbps）到 Tomahawk 6（2025，3nm、102.4Tbps），ASIC TDP 由 150W 升至 800W；代表性 PSU 由 Tomahawk 2 系統的 850W 增至 Tomahawk 6 系統的 3,200W，約 4 倍，Tomahawk 6 系統已擴至 4U、7+1 風扇冗餘。
• PSU 配置演進：A100 與 H100／H200 為機箱內 6 顆 3.0-3.3kW PSU；GB200／GB300 起集中成 power shelf，一櫃 8 個 shelf、每個 shelf 內 6 顆 5.5kW PSU；Vera Rubin 的 PSU 升至 18.3kW、6 顆組成 110kW power shelf，占機櫃 3U（Blackwell 世代為 1U）。
• 提高功率密度的方法：① SiC／GaN 取代矽，並使變壓器與電感縮小；② 更有效率的拓樸，如 bridgeless totem-pole PFC 取代含二極體橋的傳統 boost PFC；③ 平面磁件（planar magnetics）與多功能磁件合併；④ 熱管理（氣流、散熱器、均熱板、液冷）；⑤ 高整合度與三維堆疊佈局；⑥ 以控制技巧縮小保持時間電容（Infineon 3.3kW 範例：10ms 保持時間的電容需求由約 2.5mF 降至約 900µF；12kW 設計以雙向 buck-boost 緩衝取得 20ms 保持時間）；⑦ 機構最佳化。效率提升有雙重效益：5.5kW PSU 由 96.5% 提到 97.5%，發熱約少 30%。
• 市場規模：MS 估全球資料中心電源供應市場由 2025 年 US$6bn 成長至 2028 年 US$33bn（三年 CAGR 75%），動能來自伺服器出貨成長、單櫃功耗上升與 2027 年起 HVDC power rack。
• 規格口徑差異：台達電 2026-07-03 簡報表列 VR200 為 12kW PSU×36-48；MS 與光寶口徑為 Vera Rubin 18.3kW PSU 組成 110kW power shelf。兩者為不同時點與平台口徑，以後續客戶實際出貨規格為準。

50VDC 線與 800VDC 電源架規格（OCP 2026-10）

• 800VDC 電源櫃：台達電 660kW rack 為 18.5kW PSU×6＋20kW BBU×4（×6 組）、峰值效率 98%；Pizza Box 1U 55kW 液冷 PSU（3600J）；PSU 儲能 75J→105J→1200J。光寶 220kW AC→HVDC shelf（27.5kW×8，峰值 >98%、滿載 >97%，輸入保持 >20ms），PTT 2026-11、量產目標 2027 Q2。Megmeet 100kW 液冷 AC/DC shelf >98%；AE 100／160kW shelf（18kW PSU，全為 Sampling）；Bosch PMoC 單顆 AC/DC >200kW（對 PCB 式約 20kW）；Siemens／Skeleton PSU 300kW／3OU。
• LVRT 與暫態：LVRT 100% 負載停電後 500ms 內恢復（台達電×AE 字幕，自動辨識數字）；slew rate 要求由 6A/µs 升至 30A/µs；NVIDIA 要求 AC 輸入電流整形成為 AI 標準；負載 30%→160%、2ms 內 175% 脈衝。
• NVIDIA IPS 電源架：AVL 電源架 110kW AC/DC 與 800V 架構 90kW DC/DC，台達電、光寶科列名，「更多廠商最終驗證中」（報告_OCP2026_NVIDIA_VeraRubin機櫃功率平滑_20261015）；電網併網要求下 PSU 韌體須配合 VRT／PFAPR（見 技術_資料中心電網併網與負載穿越）。
• 來源：報告_OCP2026_台達電_NVIDIA_800VDC電源與散熱_20261015、video_OCP2026_台達電_AdvancedEnergy_ORv3高功率電源架構_20261015、報告_OCP2026_光寶科_1MW電源機櫃_20261015、報告_OCP2026_Megmeet_800VDC轉換工程_20261015、報告_OCP2026_Bosch_Rittal_800VDC_Sidecar架構_20261015、報告_OCP2026_AdvancedEnergy_800V直供伺服器與電源櫃_20261015（2026-10-15，皆為廠商自述）。

多電源架共用：聚合 vs 串接架構

Microsoft 在 OCP 2026 把機櫃內多個電源架（power shelf）的供電拓撲分成三種：獨立（各架自供，隔離簡單、共用有限）、聚合（單一 ±400VDC 機櫃母排讓全櫃共用電力池，利用率最高但故障域最大、需要機櫃級協調與快速保護）、串接／分區（Zone 1–3，各架先供本地 IT，剩餘功率經 HVDC 連結傳給下游，故障域較小、擴充性佳，但可能有閒置容量、利用率與效率略低）。（報告_OCP2026_Microsoft_電源架聚合與串接架構_20261015，2026-10；Microsoft 工程簡報，為設計取捨框架，未給客戶、時程或出貨數字）

圖說：聚合（單一 ±400VDC 機櫃母排）與串接（Zone 1／Zone 2 逐級 ±400VDC）兩種架構逐項比較，涵蓋電力共用、容量利用、故障圍堵、隔離維修、控制複雜度、效率、擴充性與優缺點（Microsoft 簡報，OCP 2026，2026-10）。

• 可用容量不等於裝機容量：銘牌功率扣掉冗餘、降額、限值與保留後才是可用容量；共用母排不代表無限共用，單一電源架可能先到上限而全櫃仍有餘裕。
• 階層式協調：機櫃電源協調器負責政策、配置、備用容量與故障恢復；每個電源架的控制器做快速迴路保護；遙測上行、功率預算下行。原則是「機櫃軟體協調持續性容量，本地硬體保護快速電氣極限」，因為 GPU 相關負載階躍可在毫秒內吃掉備用容量。

圖說：階層式機櫃電源協調——機櫃電源協調器（政策、配置、備用容量管理、故障恢復）下接四個電源架控制器（快速迴路保護、動態政策執行）；每架為 AC→PSU→±400VDC 匯流排→DC-DC→50VDC 區→GPU，遙測上行、受限預算（功率、優先序、斜率、期限）下行，架間連結為選配（Microsoft 簡報，OCP 2026，2026-10）。

• 依工況回應：正常＝監控與最佳化；受限＝限功率（cap）；快速偏移＝本地硬體降頻；鏈路劣化＝保守退守；故障＝圍堵。
• 故障圍堵與復原：先在本地偵測並隔離最小安全域→確認電壓／電流／溫度穩定→重新建模存活容量並重設預算→驗證路徑與容量後才逐步重連。簡報另列安全不變式：電源架本地保護與負載控制，在遙測過期或協調器失聯時永遠優先於機櫃指令（p6 圖）。
• 四項機櫃 KPI：可用容量（可安全輸送功率÷裝機容量）、暫態響應（保護限制快速事件的時間，ms）、故障影響（受影響托盤／電源架／區數）、復原時間（秒／分）；驗證情境涵蓋穩態、GPU 負載階躍、功率上限變更、鏈路遺失／故障與受控復原。
• 標準化訴求：以機櫃為設計單位，透過 OCP 統一術語與指標、遙測與控制介面、運行狀態、故障與恢復語意。與 技術_資料中心電網併網與負載穿越 的機櫃內濾波、功率平滑屬同一主題的不同層級。

關鍵規格 / 判斷指標

核心 BOM

圖說：AC-DC PSU BOM 成本拆解（5.5kW vs 12kW 兩規格）——功率半導體占比最高（45% vs 52%），電容 12%／15%，磁性元件 9%／9%。

技術瓶頸 / 風險

• 高功率密度與散熱：瓦數上升會推高損耗熱，PSU 本身的效率與散熱設計直接影響 rack 可用功率。
• 高壓化可靠度：48V / 54V、HVDC sidecar 或 800V 相關架構會提高耐壓、絕緣、滅弧與安規難度。
• 客戶集中與認證：AI PSU 進入 CSP / GPU 平台供應鏈需要長時間驗證，量產節奏受平台切換影響。
• 架構變動：native 800VDC、power rack、SST、BBU shelf 的採用時點可能變動，需避免把長期架構升級直接等同短期營收。
• BOM 成本波動：功率半導體、磁性元件、鋁電解 / polymer 電容、繼電器與測試產能都可能成為成本或供應限制。

關鍵廠商

投資判讀

• AI PSU 受惠不只來自瓦數增加，也來自 ASP / watt 上升：更高效率、更高功率密度、更高耐壓與更複雜的保護 / 監控會拉高 BOM。
• PSU 是 power rack、BBU、HVDC sidecar 與板上 VRM 的交會點。若只看單顆 PSU 出貨量，容易低估 power shelf / rack-level power 的系統價值。
• 對台股而言，主線是 2308_台達電（市）、2301_光寶科（市） 等系統電源廠；二階受惠包含測試設備、電容、電感、繼電器、功率半導體與連接器。

相關技術

• 技術_PMIC
• 技術_MOSFET
• 技術_DrMOS
• 技術_BBU備援電池
• 技術_固態變壓器SST
• 技術_鋁電解電容
• 技術_聚合物鋁電容
• 技術_TLVR電感

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