AI資料中心電力

主題

AI 資料中心 on-site 電力供應鏈，涵蓋 SOFC（固態氧化物燃料電池）、UPS / 備援、配電與 PDU 等環節。隨著 GPU / ASIC 機櫃功耗突破 100kW、AI 訓練叢集數百 MW 級規模成為常態，加上電網擴容時程拉長與 ESG / 綠電需求，on-site 發電從輔助選項轉為主軸方案之一。Bloom Energy（系統整合）→ 8996_高力（市）（Hot box）→ Oracle（終端應用）形成可追蹤的 SOFC 主鏈；其他 Hyperscaler（Microsoft、Equinix 等）亦在評估 on-site 電力建置。

AI 電力需求脈絡與 time-to-power 框架（MS 2026-05-21）

報告_MS_能源算力Supercycle_20260521 把資料中心電力放進更大的亞洲能源 supercycle 框架，補上 SOFC 主鏈以外的宏觀脈絡。完整投資論點與台股映射見 分析_AI能源Supercycle_亞洲電力投資與台股映射_20260521。

需求面 - 亞洲 DC 電力需求 312 TWh（2025）→ 871 TWh（2030e）；含 PUE 後 DC 總耗電 >100GW by 2030（PUE 1.51 → 1.31）。 - 全球 DC 占電力 ~2% → 5%（2030），新增 1.2 兆度（全球新增電力需求的 20%），45% 在亞洲、45% 在美國。 - 美國 AI 電力 2025-28 毛缺口 55GW，用盡 time-to-power 方案後淨缺 14-24GW → 部分由亞洲承接。

關鍵 insight（AI Math）：100MW 全整合 AI 超大規模業者對電價不敏感——電價 +17%（US$120→140/MWh）僅 -50bp ROE，+50% 至 US$160 仍 ROE >30%。含義：AI 擴張瓶頸是電力可得性 / time-to-power，不是電價 → 願為「快速、可靠供電」付溢價，正是 SOFC / 燃料電池受惠的根本邏輯。

time-to-power 設備供給（Exhibit 17，2030）：總供給 110GW，其中氣渦輪 91GW（2028 65→2030 91，約倍增）、DC 專用引擎 9.8GW、Bloom 燃料電池 3.0GW。燃料電池占比小但定位「最快可部署」，與本頁 SOFC 主鏈互補；競爭者為氣渦輪、SMR、PEMFC。

圖說：氣渦輪＋引擎＋燃料電池 2030 總供給 110GW；燃料電池（Bloom）3.0GW 為其中最快部署的 time-to-power 解方。

time-to-power 設備子鏈對照

AI 資料中心在等電網接點（數年）的空窗期，靠以下四類「快速供電」設備橋接缺口。彼此互補也互相競爭，燃料電池（本頁 SOFC 主鏈）是其中一支：

營運商面板觀點（GS Communacopia 2026-05-19）

來源 報告_GS_AI基建_20260519——高盛 Asia Communacopia 資料中心營運商面板（Empyrion Digital、Digital Edge、PaleBlueDot AI）。供需與「交付速度」第一線觀察：

• 電力是頭號瓶頸（呼應 time-to-power）：GPU 短缺預計 2028–2029 正常化，但電力受制於電網基建，需 5–10 年 才能解；解方是公私協力（政府主導電網 + 業者直接投資自有發電 / 再生能源橋接）。馬來西亞被點名為政府—電業合作有效的市場。
• AI 壓縮交付時程：單租戶 GPU 客戶簽約僅需 6 週（傳統 hyperscaler 4–6 個月）；單租戶在動工前 15–24 個月 即鎖定 bespoke 設計。PaleBlueDot 一個日本案場 89 天交付 6,000 顆 GPU。
• 設計走向 fungibility（模組化 / 通用性）：氣冷 / 液冷混合已是預設；Digital Edge 機櫃密度設計涵蓋 20kW 到 >1MW；盡量延後 data hall fit-out 以同時服務 AI 與傳統雲。
• 供不應求：以目前需求，若有供給 3–6 個月內即售罄；擴張受電力、許可、用水與「社區接受度（第五支柱）」限制。Mumbai 案場改用再生水冷卻、PUE < 1.25。
• 需求結構：PaleBlueDot 約 70% 算力需求已是推論（inference），應用層消費尚未完全釋放。
• 地緣政治：合規成本上升（盡職調查延伸至終端用戶與供應鏈）但未壓抑需求；日本、印度、菲律賓 為主要上行成長市場。

圖解

flowchart LR
    subgraph FUEL[燃料端]
        F1[天然氣]
        F2[氫氣 / 綠氫]
        F3[生物氣體]
    end

    subgraph SYSTEM[系統]
        S1[Bloom Energy<br/>SOFC 系統]
        S2[8996 高力<br/>Hot box 熱導模組]
        S3[其他 SOFC 廠]
    end

    subgraph CUSTOMER[終端應用]
        C1[Oracle 資料中心<br/>2.8GW 出貨目標]
        C2[Microsoft / Equinix<br/>等 Hyperscaler]
        C3[微電網 / 工業客戶]
    end

    F1 --> S1
    F2 --> S1
    F3 --> S1
    S2 --> S1
    S1 --> C1
    S1 --> C2
    S3 -. 競爭 .-> S1
    S2 -. 30-40% → 50% 供貨比重 .-> S1

圖說：AI 資料中心 on-site 電力供應鏈以 SOFC 為核心；Bloom Energy 整合系統、高力供應 Hot box，Oracle 等 Hyperscaler 為終端應用。

整體供電架構：舊低壓 AC vs 新 800V HVDC（電網→晶片）

從電網到 GPU 晶片的完整供電鏈。左為現役傳統低壓 AC 配電，右為下一代 800V HVDC（核心是 SST 固態變壓器）；不論前段走 12/48V 或 800V，末段「板上多相 VR → 晶片」兩架構共用。

flowchart TB
    GRID["電網中壓 AC<br/>13.8 / 15 / 35 kV"]

    subgraph OLD[舊架構：傳統低壓 AC 配電]
    direction TB
    XFMR["工頻變壓器<br/>50/60Hz 降壓"] --> UPS[UPS 不斷電] --> PDU[PDU 配電]
    PDU --> PSU["機櫃 PSU<br/>AC→DC 整流"]
    PSU --> BUS["機櫃 busbar<br/>12V / 48V / 54V DC"]
    end

    subgraph NEW[新架構：800V HVDC]
    direction TB
    SST["固態變壓器 SST<br/>SiC/GaN + 中高頻 MFT<br/>中壓 AC 直接轉 DC"] --> HVDC["800VDC / ±400VDC<br/>機櫃 busbar"]
    HVDC --> SIDE["±400V HVDC sidecar<br/>hyperscaler ASIC，2H26 先行"]
    HVDC --> NAT["native 800VDC 直入 compute tray<br/>Rubin+ 2027–28"]
    HVDC --> DCDC["in-rack DC/DC<br/>800V→50/48V"]
    end

    subgraph BOARD[板上→晶片（兩架構共用末段）]
    direction TB
    VR["板上多相 VR<br/>PWM controller + DrMOS"] --> IVR["IVR 近晶片供電（選配）"]
    IVR --> CORE["GPU / CPU / ASIC Vcore<br/>~0.6–0.8V 高電流"]
    CORE --> BSPDN[BSPDN 晶背供電]
    end

    GRID --> XFMR
    GRID --> SST
    BUS --> VR
    DCDC --> VR
    NAT --> VR
    HVDC <--> BBU["BBU / ESS 備援儲能"]
    BUS <--> BBU
    HVDC <--> PV["PV / 微電網 DC port"]

圖說：舊架構經「工頻變壓器→UPS→PDU→PSU→12/48/54V」多段轉換；新 800V HVDC 由 SST 把中壓 AC 直接轉高壓 DC，減少轉換段數、降低電流與銅排重量、提升暫態響應。SemiAnalysis（2026-06）判讀：±400V sidecar 2H26 先行，native 800VDC 由 2027 推遲至 2028+（Rubin 仍可吃 50VDC）。末段板上供電 DrMOS / IVR / 晶背供電 與 PMIC 兩架構共用。

供應鏈對應位置見下方「主要環節」表的 SST / HVDC power rack 與 Rack / power shelf 備援 兩列；個股映射見 分析_SST固態變壓器投資與供應鏈。

NVIDIA 官方 800V HVDC 架構圖（實圖對照）

圖 1：傳統 415V AC 配電（舊架構）——Power Room（工頻變壓器 + UPS）→ Hall（Busway Breaker、415V AC conduit）→ Row（415 VAC busway）→ IT Rack（內含 PSU + UPS）。（© NVIDIA，來源）

圖 2：800V HVDC（新架構）——Power Room 改為 AC/DC（由 SST 整流中壓 AC→800V）+ 過流保護 → Hall / Row 走 800V Safe Busway → Sidecar（含過流保護）→ 800V 2-wire → IT Rack；省掉機房低壓變壓器與多段 AC 轉換。（© NVIDIA，來源同上）

圖 3：機櫃內 800V→GPU（rack 細節）——三相 AC Input → Power Rack AC/DC 出 800V（PWR_POS / PWR_RTN 二線）→ IT Rack 內 DC/DC Isolated → 54/12V → DC/DC → GPU，對應上方 Mermaid 的「in-rack DC/DC」末段。（© NVIDIA，來源同上）

NVIDIA 官方數據：800V HVDC 相較傳統 415V AC，省掉最多 4 段電源轉換、端到端效率 +5%、銅用量 −45%、TCO −30%；近 GPU 端以 64:1 LLC 直接降壓。GTC 2025 已展示為 Kyber 機櫃 576 顆 Rubin Ultra GPU 供電的 800V sidecar。來源：NVIDIA Technical Blog — 800 VDC Architecture、Building the 800 VDC Ecosystem。

主要環節

電源產業三重增長（電源產業簡報 2026-07-03）

電源供應產業預期迎來三重增長，預估關鍵供應商 EPS 增速 > 營收增速 > 晶片出貨增速：

1. 數量增長：台積電 CoWoS 產能 2026 年上看 140k 片/月、2027 年 200k 片（OSAT 端 80k 片），帶動 2026 年 GB + VR200 出貨達 6 萬櫃以上；ASIC 機櫃樂觀預期達 17 萬櫃以上。

2. Content Value 提升：單櫃電源內容價值從 GB 世代 $59,040 → Rubin Ultra $680,000（Power Rack），超過 10 倍非線性增長。詳見 技術_PSU。

3. 獲利結構轉變：AI 電源高單價、高毛利、高門檻，價格不易鬆動；預期 AI 電源關鍵供應商長期改善獲利能力。

關鍵動能

• 資料中心採行 100% on-site 電廠之預期持續提升（Bloom Energy 數據）
• Bloom Energy 與 Oracle 簽署最高 2.8GW 出貨，其中 1.2GW 於 2027 建置完成；截至 2025 底在手訂單 60 億美元（推估 2GW 建置容量）
• 高力對 Bloom Energy 供貨比重 30-40% → 50%
• Hot box 產能規劃：2H27 擴 3x、2028 擴 6-7x（評估再加速）

需求端規模

• 四大 CSP FY26 CapEx 合計預估 $625bn（YoY +64%）；實際支出可能更高（電源產業簡報 2026-07-03）。
• 美國資料中心用電：147 TWh（2023）→ 514 TWh（2029）（麥肯錫）；EPRI 估 2030 年 DC 用電佔全美 17%。
• DC Power 市場：$19,782mn（2025）以 CAGR 12.42% 成長至 $64,510mn（2035）。
• Hyperscaler 備產要求（Edgewater 通路調查）：要求供應商為未來五年功率半導體支出增加 7–10 倍做準備（同時見時程_2026_功率半導體）。

電源機架成本結構與 TAM

HVDC Power Rack BOM 分解

• 單一電源機架售價 $400–500k（vs 傳統等量 AC PSU $40k，約 10 倍）。
• 最大受惠者為白區 AC-DC Power Shelf 電源供應商（台達電、光寶科等），而非灰區重電巨頭。
• HVDC Power Rack TAM 預期 2028 年達顛峰（相位 1、2 的 sidecar 電源櫃）。
• 來源：電源產業簡報（2026-07-03）

供應鏈地圖（電源產業簡報 2026-07-03）

灰區電源供應鏈

白區板上電源（台廠）

Hall-level HVDC 關鍵供應商

圖說：資料中心電源供應鏈全圖，從 Utility MV Grid 經大型變壓器 / SST → BESS / UPS，列各環節台廠（華城、士電、台達電、順達等）與海外廠商。（電源產業簡報 2026-07-03）

圖說：AI 伺服器電源供應鏈廠商地圖，AC-DC PSU → BBU → CBU → DC-DC 模組 → 系統散熱 → Busbar → 功率半導體各環節，列台廠與海外廠商。（電源產業簡報 2026-07-03）

電 + 熱整合（電源與液冷共用系統）

• 功率半導體電阻隨溫度上升（Loss = I²R 惡性循環），散熱直接決定轉換效率；電源機櫃與 IT 機櫃共用冷卻系統（冷卻液 / CDU / 管線）。
• 800V 不過零點的 DC 遇漏液有複合風險 → CSP 天然偏好單一整合商負責 rack-level cooling safety，具備 Power + Thermal 能力者優先。
• 市場競爭：Schneider（旗下 Motivair CDU，冷卻能力達 2.5MW）、Eaton 積極收購液冷公司；灰區白區互相滲透搶 Grid-to-chip solution。
• 液冷方案從 L2A sidecar 轉向 L2L in-row CDU（1 CDU 對 8 IT rack），部署規模與冗餘設計放大。
• 來源：電源產業簡報（2026-07-03）；技術_液冷

投資觀察點

• Bloom Energy 與其他 Hyperscaler 的新合作宣布
• 高力 Hot box 產能擴張節奏與供貨比重變化
• 美國 IRA / ITC 補助、各州 RPS、碳交易政策對 SOFC 經濟性影響
• 電網建置 / 擴容時程與 AI 資料中心需求落差

相關技術

• 技術_SOFC：核心發電技術
• 技術_液冷：散熱與電力並列 AI 資料中心兩大基礎建設
• 技術_固態變壓器SST：中壓 AC 直接轉 800VDC / ±400VDC 的下一代資料中心配電架構

相關公司

時程節點

風險

• 燃料價格波動：天然氣價影響 LCOE
• 客戶集中：高力依賴 Bloom；Bloom 依賴 Oracle
• 政策變動：美國 IRA / ITC / RPS 政策若調整影響補助
• 替代技術：PEMFC、SMR 微型核反應堆是長期替代

來源

• 報告_凱基_高力8996_20260508
• 報告_MS_能源算力Supercycle_20260521（AI 電力需求脈絡、time-to-power 框架）
• 報告_GS_AI基建_20260519（GS Communacopia 資料中心營運商面板：電力瓶頸、交付速度、fungibility、70% inference、日印菲上行）
• 分析_AI能源Supercycle_亞洲電力投資與台股映射_20260521
• memo_旭隼6409_20260609（高功率 UPS 外包、AI data center HVDC prototype）
• 800V HVDC 架構圖 © NVIDIA，取自 NVIDIA Technical Blog（800 VDC Architecture / Building the 800 VDC Ecosystem，web research 2026-06-20）；圖檔存於 data_base/attachment/，僅供研究參考
• 報告_電源供應與管理產業_20260703 — 電源產業簡報（2026-07-03）；三重增長框架、需求端規模（$625bn CSP CapEx / 麥肯錫 514TWh）、HVDC BOM 成本結構、供應鏈地圖（灰區 / 白區 / Hall-level HVDC）、電 + 熱整合、Edgewater 7–10 倍備產要求

2026-06-12 定錨年中講座補充：BBU 滲透率 + SST + HVDC

BBU 由選配 → 標配（定錨 2026-06-12）

• VR200 Power Rack 將 BBU 正式納入標配，使每個電源機架均含 BBU 模組（早期 GB200 為選配，多數 CSP 未配）。
• BBU 滲透率提升邏輯：
• VR200 功耗 444kW → 瞬間斷電損失的算力與資料量成本大幅增加，BBU 變得「不可缺」。
• 800V HVDC 架構中 BBU 作為直流母線緩衝，取代傳統 UPS 在 AC 端的角色，位置更靠近機架，可靠性要求提高。
• CSP 算力競爭（NVIDIA VR → Ultra → Kyber）驅動對 SLA 的更嚴格承諾，BBU 標配是運維責任的後盾。
• 台股受益：3211_順達（櫃）（台達電 BBU 主要代工廠之一）、2308_台達電（市）（Power Rack 整合商）、2301_光寶科（市）。

SST 台達電 2.5MW 版本（定錨 2026-06-12）

• 台達電固態變壓器（SST）：現有機型已於 Computex 展示（22.8kV / 33kV 中壓 AC → 800V / 850V HVDC），FY27 少量出貨。
• 定錨講師補充：台達電 FY27 推出 2.5MW 等級 SST，針對超大規模資料中心（>10MW 場景），可直接取消傳統 MV 變壓器 + 低壓 ATS + UPS 鏈，電力效率提升；詳見 技術_固態變壓器SST。

800V HVDC Power Rack 產值（定錨 2026-06-12）

• 800V HVDC 電源機架（外掛 Standalone Power Rack）單機售價約 $56 萬 USD，遠高於標準 PSU 電源機架 $8.12 萬。
• 目前至少 1 家美系 CSP（推測微軟 / Google / Meta）在 VR 平台選用；2027H2 Rubin Ultra（Kyber）預期規模化推廣。
• 台達電 / 光寶科為台灣 HVDC power rack 主要受惠廠商。

• 定錨_2026年中產業趨勢講座_MEMO(4) — 定錨 2026 年中講座，2026-06-12；BBU 標配化 / SST / HVDC 架構

相關頁面

• 供應鏈_BBU電池模組
• 分析_電源供應HVDC三重增長_台達電順德_20260703
• 技術_IBC中間匯流排轉換器
• 技術_資料中心灰區白區
• 技術_超級電容CBU
• 技術_功率半導體
• 分析_2026年中產業趨勢_定錨講座_20260612
• 技術_PSU
• 技術_HVDC
• 技術_BBU備援電池
• 技術_固態變壓器SST
• 6412_群電（市）
• 7788_松川精密（市）
• 分析_800VDC推遲與CPO預期重設_SemiAnalysis_20260608
• 分析_SST固態變壓器投資與供應鏈
• 分析_今日報告_20260525