電力分配ユニット：AIデータセンターインフラ向け高密度PDU

2025年12月11日更新

2025年12月アップデート： ラック電力密度が8.2kW（2020年平均）からAI Factory展開では500-1000kWへと急上昇。グローバルPDU市場は22億ドル（2024年）から2030年までに32億ドルへ成長見込み。バスウェイシステムは年率40%以上で拡大—データセンター物理インフラで最も急成長しているセグメント。100A以上のPDUが最新GPUサーバーには必須。効率性向上のため600-800VでのHVDC配電が注目を集める。

ラック電力密度は2020年の平均8.2kWから、AI Factory展開では500-1000kWへと急上昇している。¹ NVIDIAのBlackwell B100やB200などのGPUはチップあたり1,000ワットの閾値を超え、ラック電力を100kW以上、一部の構成では1MWに迫る水準まで押し上げている。² かつてはシンプルな電源タップに過ぎなかったPDU（電力分配ユニット）は、実用的なインサイト、運用レジリエンス、そしてAI時代に求められる俊敏性を提供するセンサー豊富なプラットフォームへと進化した。³

グローバルPDU市場は2024年の22億ドルから2030年には32億ドルへと、年平均成長率6.4%で拡大すると予測されており、AIおよび機械学習ワークロードがより高い電力容量を要求する中、インテリジェントPDUの採用が加速している。⁴ Allied Market Researchは、より広範な市場が2030年までに79億ドルに達すると予測している。⁵ 電力配電はデータセンター物理インフラで最も急成長しているセグメントとなり、バスウェイシステムは年率40%以上で拡大している。⁶ AIインフラを展開する組織にとって、PDUの選択は高価なGPU投資がフル稼働を達成するか、電力供給でボトルネックになるかを左右する。

AIワークロードがPDU要件を変革

従来のデータセンターはラックあたり20-30kWで運用されていた。AIトレーニングクラスタは40-60kWのラックを必要とする。大規模言語モデルは少なくとも70kWを要求する。⁷ 国家安全保障やAI研究向けのスーパーコンピューティングアプリケーションは100kW以上を消費する。⁸ この電力需要の急増がPDU仕様を根本的に変えている。

より高いアンペア数が必須となる。高密度向けに設計されたPDUは100A以上に対応し、より多くのブレーカーとヒューズ数により、アウトレットあたりでより多くの電力を供給する。⁹ 標準的な30Aや60AのPDUでは、他の仕様に関わらず最新のGPUサーバーをサポートできない。

三相配電は高電力供給を最適化する。各相が独自の電流経路で動作することで、配線へのストレスが軽減され、より小型でコスト効率の高い導体の使用が可能になる。¹⁰ 三相構成はまた、単相の代替案と比較して力率を改善し、高調波歪みを低減する。

温度耐性は熱的課題に対応する。VertivのPowerIT PDUは最大140°F（60°C）の温度と最大95%の湿度で動作し、冷却が従来の快適範囲を維持するのに苦労する高密度展開には不可欠である。¹¹

中電圧配電は極端な密度に対応するために登場している。100-300kWのラックレイアウトでは、最も効率的なアプローチはラック列のPDUに直接中電圧を供給することである。¹² より高い電圧での配電は電流を減らし、従来のアプローチよりも空冷が可能で軽量なインフラを実現する。¹³

高電圧DC（HVDC）アーキテクチャが注目を集めている。600-800VでのHVDC配電は変換段階を減らし、効率を向上させる。¹⁴ ラックへの電力を400Vに保つことで、480Vから208V/120Vへのステップダウン変換による4%の損失と比較して、実質的にすべての伝送損失を排除できる。¹⁵

インテリジェントPDUの監視機能

最新のインテリジェントPDUは、単なる電力配電をはるかに超える機能を提供する。リアルタイムで電力消費を測定、分析、報告し、コモディティ部品から戦略的インフラプラットフォームへと変革している。¹⁶

詳細な電力監視はラックレベルでの消費可視性を提供する。インテリジェントPDUは電流（アンペア）、電圧、電力（kVA、kW）、力率、エネルギー消費量（kWh）を±1%の精度で監視する。¹⁷ この精度により、正確なキャパシティプランニングとチャージバック計算が可能になる。

電力品質分析は障害発生前に潜在的な問題を特定する。電圧、高調波、波高率、力率のデータにより、機器にストレスを与えたり、故障しかけているコンポーネントを示す異常を明らかにする。¹⁸ 早期検出により、コストのかかる計画外ダウンタイムを防止できる。

環境監視は電力を超えて拡張される。内蔵センサーがラックレベルで温度と湿度を追跡し、条件がしきい値を超えると即座にアラートをトリガーする。¹⁹ この詳細な可視性は施設レベルの環境システムを補完する。

DCIM統合は統一されたインフラ可視性を創出する。インテリジェントPDUはデータセンターインフラ管理システムにデータを供給し、電力消費をコンピュートワークロード、環境条件、キャパシティ使用率と相関させる。²⁰ この統合により、施設全体でのデータ駆動型最適化が可能になる。

リモート管理は運用オーバーヘッドを削減する。スイッチドPDUは個々のアウトレットのリモート電源サイクルを可能にし、単純な再起動操作のための出張を減らす。この機能はエッジ展開やリモート施設で特に価値がある。

EUのエネルギー効率指令は現在、すべての新規データセンター建設において包括的な電力監視を義務付けている。²¹ 北米やアジア太平洋地域でも同様の規制により、オペレーターは基本的なPDUをインテリジェント監視バージョンに置き換えることを余儀なくされている。²² 規制要件がコモディティPDUから監視プラットフォームへの移行を加速させている。

415V対480V配電の考慮事項

電圧選択は電力チェーン全体の効率、コスト、互換性に影響を与える。地域によって標準電圧は異なるが、AI展開では従来の地域標準に代わる選択肢の評価が増えている。

480V配電は従来の米国方式である。三相480Vがデータセンターに入力され、ステップダウン変圧器を通じて208V/120Vに変換される。²³ この変換により約4%の伝送損失が発生する。²⁴ Googleを含む一部の大規模データセンターでは、480V ACを直接ラックに配電し、ラック内の三相整流器でDCに変換することで、中間変換損失を排除している。²⁵

415V配電は米国外で主流である。米国の施設はUPSレベルで415Vに変換でき、負荷に応じて85-90%の効率を達成する。²⁶ この電圧により、サーバーへの直接240V単相配電が可能になる。

240V対120Vの効率差はスケールで複合する。240Vでは、一般的なサーバー電源は85.5%の効率で動作する。120Vでは効率が82%に低下し、3.5%の差がある。²⁷ 208Vと240Vを比較すると1.5%の効率ギャップがある。²⁸ メガワット規模の展開では、これらのパーセンテージポイントが大幅な電力と冷却の節約につながる。

変圧器の考慮事項はより高い電圧を支持する。277/480Vから240/415Vへのステップダウンオートトランスは、120/208V PDU絶縁変圧器より90%小型で、コストも低い。²⁹ 大型PDU変圧器を排除することで、冷却要件と床面積消費が削減される。

ABBのMegaFlex 415V UPSは2025年6月に、コロケーション、ハイブリッド、ハイパースケール、ネオクラウドデータセンター向けに特別に発売された。³⁰ この製品はABBの480V MegaFlexを補完し、オペレーターに異なる展開要件に対応する柔軟なオプションを提供する。³¹

グリーンフィールド展開を計画している組織は効率向上のために415V配電を評価すべきであり、ブラウンフィールドのアップグレードでは既存インフラを考慮して480Vがより実用的な場合がある。

AIワークロード向け主要PDUメーカー

競争環境は少数の主要ベンダーに集中しており、Dell'Oro Groupによると、Schneider ElectricとVertivがわずか0.1パーセントポイントの差でグローバル市場シェアを支配している。³²

Vertiv PowerITラックPDUは2025年に特にAIおよびHPCワークロードをターゲットに発売された。このシステムは高度な電力管理、柔軟な構成、スケールでの信頼性を確保する強化された内部コンポーネントを提供する。³³ 208Vデルタと240/415V WYEの両構成での三相配電が、相間で電気負荷を均等に分配する。³⁴ 60°Cまでの動作温度耐性と95%までの湿度耐性が、高密度展開環境に対応する。³⁵

Schneider Electric NetShelter Rack PDU AdvancedはAIサーバーの高電流電力ニーズをサポートするよう更新された。コンパクトな垂直および水平モデルが、効率的なラックレイアウトのためにより多くの専用回路を提供する。³⁶ Schneiderは特にNVIDIA GB200 NVL72をサポートするラックシステムを開発し、初めてNVIDIAのHGXおよびMGXエコシステムに統合した。³⁷

Server Technology（Legrandのブランド）は、詳細な電力管理を可能にするスイッチド機能を備えたインテリジェントラックPDUソリューションに注力している。同社は高密度展開の効率性を強調し、広範な監視機能を提供している。

Raritan（同じくLegrand）は、統合された環境監視とDCIM統合機能を備えたインテリジェントPDUプラットフォームを提供している。同社は電力配電最適化戦略に関する広範なドキュメントを提供している。

Eatonはフル電力インフラスタック全体で競争しており、PDUソリューションはより広範なUPSおよび電力管理エコシステムに統合されている。同社はPDUおよびPSU収益が2035年までに200.5億ドルに達すると予測される欧州市場に参入している。³⁸

AIラック構成向けPDUサイジング

適切なPDUサイジングには、機器ライフサイクル全体にわたるピークおよび持続電力要件の両方の理解が必要である。

GPUサーバーの電力消費は上昇し続けている。現在のAIサーバーは従来のサーバーの8kWに対して30kWを消費する。³⁹ チップのTDPが1,000Wを超えるにつれ、次世代システムはさらに高くなる。

冗長構成は総PDU容量要件に影響する。N+1または2Nの冗長性により、必要なPDU回路数は2倍以上になる。機器の銘板定格だけでなく、冗長戦略に基づいて容量を計画すること。

将来の成長余地は時期尚早なインフラ交換を防ぐ。現在の要件にサイズされたPDUを展開すると、サーバーがより高電力モデルにアップグレードされた際に遊休容量のリスクがある。業界ガイダンスは、展開期間中の予想ラック密度成長に合わせたサイジングを推奨している。

アウトレットの種類と数は機器要件に一致する必要がある。異なるGPUサーバーは異なる電源入力構成を使用する。調達前にPDUアウトレットの種類がサーバー要件に一致することを確認すること。

回路割り当ては慎重な計画が必要である。PDUあたりのアウトレット数が多いほど必要なユニット数は減るが、障害リスクが集中する可能性がある。統合と障害ドメインの考慮事項のバランスを取ること。

国際エネルギー機関は、データセンターの電力消費が2024年の415TWhから2030年までに945TWhに急増すると予測している。⁴⁰ 今日展開されるPDUインフラはこの軌道に対応できる必要がある。

設置および運用上の考慮事項

適切なPDU展開は製品選択を超えて、設置慣行と運用手順にまで及ぶ。

垂直対水平マウントはラックスペース使用率に影響する。ゼロU構成の垂直PDUは機器用のフルラックスペースを確保する。水平PDUはラックユニットを消費するが、特定の構成ではケーブル配線を簡素化する可能性がある。

ケーブル管理の統合はエアフロー障害を防ぐ。PDUの配置は電源ケーブルがラック内をどのように通るかに影響する。PDUの位置はケーブル管理戦略と併せて計画し、別々の決定として扱わないこと。

相バランスは容量使用率を最大化する。三相PDU全体での不均衡な負荷は利用可能な容量を減らし、負荷の高い相で過電流保護がトリガーされる一方、他の相は十分に活用されない可能性がある。

監視ベースラインの確立は異常検出を可能にする。展開直後にインテリジェントPDU監視を構成し、通常の動作ベースラインを確立すること。異常検出には比較用の履歴データが必要である。

ファームウェア管理はセキュリティと機能性を確保する。インテリジェントPDUは定期的な更新が必要なファームウェアを実行している。PDUファームウェアを定期的な脆弱性管理とパッチ適用プロセスに含めること。

[Introlのグローバルな現

[翻訳用にコンテンツを省略]