技术声音|艾特网能浅析算力机柜供配电架构演进

大家知道，通算数据中心机柜采用交流分散架构，服务器搭载内置PSU电源，单机功率从几kW到十几kW很常见，服务器多一点的机柜，20~30kW单机柜功率已经是较高负载场景。但AI服务器上来以后，功率快速增大，以下图基于HGX H100平台的8卡服务器为例，按单颗H100SXM GPU约700W 计算，8颗GPU本体功耗合计约5.6kW，整机最大功耗大约10.2kW；如果一个机柜放4台这样的服务器，整柜功耗达到约41kW。到了B200/B300时代，8卡服务器已经接近14.3kW，一个机柜如果继续放4台8卡服务器，整柜功率会进一步上升到接近60kW。

这个阶段虽然功率已经很高，但它还是比较传统的服务器供电方式，这个时候需要高规格三相rPDU，此时末端供电链路也会根据不同服务器供电逻辑出现不同差异。

单机柜功耗超过100kW后，传统分散式交流供电方案会暴露出明显短板：机柜进线电流显著增大，rPDU电流接近200A，线缆和接插件需要选择更高载流能力规格；其次，服务器内置电源占用算力托盘空间，很难做到均衡冗余供电，加上网线、光纤、液冷管路、电源线以及运维空间互相挤占，机柜内部物理空间紧张，无法实现高密度GPU部署，该方案工程上不可行。

2.NV GB系列架构变化

英伟达GB200、GB300整机柜功耗达120~192kW，设备延续成熟 Oberon机柜架构体系，通过将供电单元与算力服务器解耦，采用外置Power Shelf集中供电方案，并集成液冷、供电一体化盲插接口，整机采用竖向分层结构设计，详细布局参见下图：

其供电路径如下：

（1）输入来源分两路，可为380/415V 三相高压交流电，或经机房整流柜转换后的800V高压直流；电力送入机柜内置Power Shelf电源架，统一将800V DC或415V AC转换为机柜主干48/54V直流电压。

（2）Power Shelf输出对接机柜背部垂直大电流铜/铝Busbar，48/54V作为整机柜贯通式直流主干，满载工作电流最高可达2500A，覆盖机柜全部算力槽位。

（3）48/54V母线同步向所有计算托盘并行供电。

（4）各计算托盘通过盲插硬压接Busbar完成取电。

3.Power Shelf局限性

上述电源与计算单元分离的Power Shelf供电架构，可适配GB200/GB300 NVL72、Rubin NVL72、Rubin NVL144等单机柜功率200kW级别的算力设备。但当单机柜功率进一步提升至0.5~1MW兆瓦级时，整机柜54V低压长距离主干供电方案会暴露出两大突出短板：铜导体耗材量大、供电单元占用机柜空间过高。

因此，该架构仍为过渡方案。在兆瓦级超高密度部署下，54V 整机主干供电的缺陷会被急剧放大：整机柜满载1MW工况下，54V母线工作电流可达18500A；配套供电架需占用64U机柜高度，远超常规44U、48U标准算力机架的可用安装空间；同时电源至计算托盘之间的铜排总重量可达200kg，大幅挤占GPU算力部署空间，机柜算力密度严重受限。

4.Kyber机架供电架构重构

为突破上述性能瓶颈，适配Rubin Ultra NVL576超高密整机柜的Kyber 架构完成供电体系全面革新：整机采用垂直刀片盲插正交中背板布局，供电系统升级为800VDC高压直流架构，供电模块与液冷换热单元统一集成至独立Sidecar侧柜。

完整高压供电路径：10~35kV中压市电→固态变压器SST直接整流→机房800V直流母线→ Kyber配套外置Sidecar电源柜（内置隔离DC/DC模块）→机架级800V高压母线送入机柜正交中背板；背板800V母线→单计算刀片内置隔离DC/DC →刀片内部短距54V中间母线→12V供电→ GPU核心。

5.写在最后

H100时代，每个机架40kW；Blackwell时代，120kW；2027年Rubin Ultra Kyber机架，600kW到1MW。几年时间内，单机架功耗增长了20多倍。

自Rubin Ultra NVL576起，600kW超高功耗整机柜已无法复用GB300 NVL72“ 415V交流+机柜内置长距离54V铜排主干” 架构，将采用800V高压直流（HVDC）直供+机架侧车（Sidecar）分布式供电架构，AI 超高密整机柜也将正式迈入全液冷+机房800VDC时代。

作者：大成师兄