หน่วยจ่ายไฟ: PDU ความหนาแน่นสูงสำหรับโครงสร้างพื้นฐานศูนย์ข้อมูล AI

อัปเดตเมื่อวันที่ 11 ธันวาคม 2025

อัปเดตเดือนธันวาคม 2025: ความหนาแน่นพลังงานต่อแร็คเพิ่มขึ้นจาก 8.2kW (ค่าเฉลี่ยปี 2020) เป็น 500-1000kW สำหรับการติดตั้ง AI Factory ตลาด PDU ทั่วโลกเติบโตจาก 2.2 พันล้านดอลลาร์ (2024) เป็น 3.2 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2030 ระบบ Busway ขยายตัวมากกว่า 40% ต่อปี—เป็นกลุ่มโครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพของศูนย์ข้อมูลที่เติบโตเร็วที่สุด PDU 100A+ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเซิร์ฟเวอร์ GPU สมัยใหม่ การจ่ายไฟ HVDC ที่ 600-800V ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น

ความหนาแน่นพลังงานต่อแร็คเพิ่มขึ้นจากค่าเฉลี่ย 8.2kW ในปี 2020 ไปจนถึงการคาดการณ์ที่ 500-1000kW สำหรับการติดตั้ง AI Factory¹ GPU อย่าง NVIDIA Blackwell B100 และ B200 มีการใช้พลังงานเกิน 1,000 วัตต์ต่อชิป ผลักดันให้พลังงานต่อแร็คเกิน 100kW และเข้าใกล้ 1MW ในบางการกำหนดค่า² หน่วยจ่ายไฟ (Power Distribution Unit) ที่เคยเป็นเพียงปลั๊กไฟธรรมดา ได้พัฒนาเป็นแพลตฟอร์มที่อุดมด้วยเซ็นเซอร์ มอบข้อมูลเชิงลึกที่นำไปใช้ได้จริง ความยืดหยุ่นในการดำเนินงาน และความคล่องตัวที่จำเป็นสำหรับยุค AI³

ตลาด PDU ทั่วโลกเติบโตจาก 2.2 พันล้านดอลลาร์ในปี 2024 ไปสู่การคาดการณ์ 3.2 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2030 ด้วย CAGR 6.4% โดยการนำ PDU อัจฉริยะมาใช้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อ AI และ Machine Learning ต้องการความจุพลังงานที่สูงขึ้น⁴ Allied Market Research คาดการณ์ว่าตลาดโดยรวมจะถึง 7.9 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2030⁵ การจ่ายพลังงานกลายเป็นกลุ่มที่เติบโตเร็วที่สุดของโครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพของศูนย์ข้อมูล โดยระบบ Busway ขยายตัวมากกว่า 40% ต่อปี⁶ สำหรับองค์กรที่ติดตั้งโครงสร้างพื้นฐาน AI การเลือก PDU เป็นตัวกำหนดว่าการลงทุน GPU ราคาแพงจะใช้งานได้เต็มประสิทธิภาพหรือติดคอขวดที่การจ่ายพลังงาน

AI workloads เปลี่ยนแปลงข้อกำหนด PDU

ศูนย์ข้อมูลแบบดั้งเดิมทำงานที่ 20-30kW ต่อแร็ค AI training clusters ต้องการแร็คที่ 40-60kW Large Language Models ต้องการอย่างน้อย 70kW⁷ แอปพลิเคชันซูเปอร์คอมพิวเตอร์สำหรับความมั่นคงแห่งชาติและการวิจัย AI ใช้ 100kW หรือมากกว่า⁸ การเพิ่มขึ้นนี้เปลี่ยนแปลงข้อกำหนด PDU อย่างสิ้นเชิง

กระแสไฟที่สูงขึ้นกลายเป็นสิ่งจำเป็น PDU ที่ออกแบบมาสำหรับความหนาแน่นสูงรองรับ 100A และมากกว่า โดยมีเบรกเกอร์และฟิวส์จำนวนมากขึ้นเพื่อจ่ายพลังงานมากขึ้นต่อเต้าเสียบ⁹ PDU มาตรฐาน 30A หรือ 60A ไม่สามารถรองรับเซิร์ฟเวอร์ GPU สมัยใหม่ได้ไม่ว่าจะมีข้อกำหนดอื่นอย่างไร

การจ่ายไฟแบบสามเฟสเพิ่มประสิทธิภาพการจ่ายพลังงานสูง แต่ละเฟสทำงานด้วยเส้นทางกระแสของตัวเอง ลดความเครียดบนสายไฟและทำให้ใช้ตัวนำที่เล็กกว่าและคุ้มค่ากว่าได้¹⁰ การกำหนดค่าสามเฟสยังปรับปรุง Power Factor และลด Harmonic Distortion เมื่อเทียบกับทางเลือกแบบเฟสเดียว

ความทนทานต่ออุณหภูมิตอบสนองความท้าทายด้านความร้อน Vertiv PowerIT PDU ทำงานในอุณหภูมิสูงถึง 140°F (60°C) และความชื้นสูงถึง 95% ซึ่งสำคัญสำหรับการติดตั้งความหนาแน่นสูงที่ระบบระบายความร้อนพยายามรักษาช่วงอุณหภูมิปกติ¹¹

การจ่ายไฟแรงดันปานกลางเกิดขึ้นสำหรับความหนาแน่นสุดขั้ว สำหรับเลย์เอาต์แร็คที่ 100-300kW วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือส่งแรงดันปานกลางโดยตรงไปยัง PDU ที่แถวแร็ค¹² การจ่ายแรงดันที่สูงขึ้นลดกระแส ทำให้สามารถระบายความร้อนด้วยอากาศและโครงสร้างพื้นฐานที่เบากว่าวิธีแบบดั้งเดิม¹³

สถาปัตยกรรม DC แรงดันสูงได้รับความนิยมเพิ่มขึ้น การจ่ายไฟ HVDC ที่ 600-800V ลดขั้นตอนการแปลงและปรับปรุงประสิทธิภาพ¹⁴ การรักษาพลังงานไปยังแร็คที่ 400V ขจัดการสูญเสียในการส่งเกือบทั้งหมดเมื่อเทียบกับการสูญเสีย 4% จากการแปลง 480V เป็น 208V/120V แบบลดแรงดัน¹⁵

ความสามารถในการตรวจสอบของ PDU อัจฉริยะ

PDU อัจฉริยะสมัยใหม่มอบมากกว่าการจ่ายพลังงาน พวกมันวัด วิเคราะห์ และรายงานการใช้พลังงานแบบเรียลไทม์ เปลี่ยนจากส่วนประกอบทั่วไปเป็นแพลตฟอร์มโครงสร้างพื้นฐานเชิงกลยุทธ์¹⁶

การตรวจสอบพลังงานแบบละเอียดให้การมองเห็นการใช้พลังงานระดับแร็ค PDU อัจฉริยะเสนอการตรวจสอบกระแส (แอมป์) แรงดัน พลังงาน (kVA, kW) Power Factor และการใช้พลังงาน (kWh) ด้วยความแม่นยำ ±1%¹⁷ ความแม่นยำนี้ช่วยให้การวางแผนความจุและการคำนวณค่าใช้จ่ายแม่นยำ

การวิเคราะห์คุณภาพพลังงานระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นก่อนที่จะทำให้เกิดการหยุดชะงัก ข้อมูลแรงดัน ฮาร์โมนิกส์ Crest Factor และ Power Factor เผยให้เห็นความผิดปกติที่อาจทำให้อุปกรณ์เครียดหรือบ่งชี้ส่วนประกอบที่กำลังเสียหาย¹⁸ การตรวจจับล่วงหน้าป้องกันการหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนไว้ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง

การตรวจสอบสภาพแวดล้อมขยายเกินกว่าพลังงาน เซ็นเซอร์ในตัวติดตามอุณหภูมิและความชื้นที่ระดับแร็ค กระตุ้นการแจ้งเตือนทันทีเมื่อสภาวะเกินเกณฑ์¹⁹ การมองเห็นแบบละเอียดเสริมระบบสภาพแวดล้อมระดับสิ่งอำนวยความสะดวก

การผสานรวม DCIMสร้างการมองเห็นโครงสร้างพื้นฐานแบบรวม PDU อัจฉริยะป้อนข้อมูลเข้าสู่ระบบ Data Center Infrastructure Management เชื่อมโยงการใช้พลังงานกับ Compute Workloads สภาวะแวดล้อม และการใช้ความจุ²⁰ การผสานรวมช่วยให้เกิดการเพิ่มประสิทธิภาพตามข้อมูลทั่วทั้งสถานที่

การจัดการระยะไกลลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน Switched PDU ช่วยให้สามารถเปิด-ปิดพลังงานของเต้าเสียบแต่ละตัวจากระยะไกล ลดการเดินทางไปแก้ไขสำหรับการรีสตาร์ทง่ายๆ ความสามารถนี้มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้ง Edge และสถานที่ห่างไกล

Energy Efficiency Directive ของสหภาพยุโรปตอนนี้กำหนดให้มีการตรวจสอบพลังงานอย่างครอบคลุมในทุกการก่อสร้างศูนย์ข้อมูลใหม่²¹ กฎระเบียบที่คล้ายกันในอเมริกาเหนือและเอเชียแปซิฟิกบังคับให้ผู้ดำเนินการเปลี่ยน PDU พื้นฐานด้วยเวอร์ชันที่มีการตรวจสอบอัจฉริยะ²² ข้อกำหนดด้านกฎระเบียบเร่งการเปลี่ยนผ่านจาก PDU ทั่วไปเป็นแพลตฟอร์มที่มีการตรวจสอบ

ข้อพิจารณาการจ่ายไฟ 415V เทียบกับ 480V

การเลือกแรงดันมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพ ต้นทุน และความเข้ากันได้ตลอดสายพลังงาน ภูมิภาคต่างๆ มาตรฐานแรงดันต่างกัน แต่การติดตั้ง AI ประเมินทางเลือกอื่นนอกเหนือจากมาตรฐานท้องถิ่นแบบดั้งเดิมมากขึ้น

การจ่ายไฟ 480Vเป็นแนวทางดั้งเดิมของสหรัฐฯ สามเฟส 480V เข้าสู่ศูนย์ข้อมูลและแปลงเป็น 208V/120V ผ่านหม้อแปลงลดแรงดัน²³ การแปลงทำให้เกิดการสูญเสียในการส่งประมาณ 4%²⁴ ศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่บางแห่ง รวมถึง Google จ่าย 480V AC โดยตรงไปยังแร็คโดยมีวงจรเรียงกระแสสามเฟสแปลงเป็น DC ภายในแร็ค ขจัดการสูญเสียจากการแปลงระหว่างกลาง²⁵

การจ่ายไฟ 415Vเป็นที่นิยมนอกสหรัฐอเมริกา สถานที่ในสหรัฐฯ สามารถแปลงเป็น 415V ที่ระดับ UPS โดยบรรลุประสิทธิภาพ 85-90% ขึ้นอยู่กับโหลด²⁶ แรงดันนี้ช่วยให้จ่ายไฟ 240V เฟสเดียวโดยตรงไปยังเซิร์ฟเวอร์

ความแตกต่างของประสิทธิภาพ 240V เทียบกับ 120Vทบต้นในระดับใหญ่ ที่ 240V พาวเวอร์ซัพพลายเซิร์ฟเวอร์ทั่วไปทำงานที่ประสิทธิภาพ 85.5% ที่ 120V ประสิทธิภาพลดลงเหลือ 82% ซึ่งต่างกันถึง 3.5%²⁷ การเปรียบเทียบ 208V กับ 240V แสดงช่องว่างประสิทธิภาพ 1.5%²⁸ สำหรับการติดตั้งระดับเมกะวัตต์ เปอร์เซ็นต์เหล่านี้แปลเป็นการประหยัดพลังงานและความเย็นอย่างมาก

ข้อพิจารณาหม้อแปลงเอื้อต่อแรงดันที่สูงกว่า Autotransformer ลดแรงดัน 277/480V เป็น 240/415V มีขนาดเล็กกว่า 90% และมีต้นทุนน้อยกว่าหม้อแปลงแยก PDU 120/208V²⁹ การขจัดหม้อแปลง PDU ขนาดใหญ่ลดความต้องการความเย็นและการใช้พื้นที่

ABB MegaFlex 415V UPS เปิดตัวในเดือนมิถุนายน 2025 โดยเฉพาะสำหรับศูนย์ข้อมูล Colocation, Hybrid, Hyperscale และ Neocloud³⁰ ผลิตภัณฑ์นี้เสริม ABB MegaFlex 480V ให้ผู้ดำเนินการมีตัวเลือกที่ยืดหยุ่นสำหรับข้อกำหนดการติดตั้งที่แตกต่างกัน³¹

องค์กรที่วางแผนการติดตั้งใหม่ควรประเมินการจ่ายไฟ 415V เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ในขณะที่การอัปเกรดโครงสร้างพื้นฐานเดิมอาจพบว่า 480V เป็นไปได้มากกว่าเมื่อพิจารณาโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่

ผู้ผลิต PDU ชั้นนำสำหรับ AI workloads

ภูมิทัศน์การแข่งขันรวมตัวอยู่ในผู้ขายหลักไม่กี่ราย โดย Schneider Electric และ Vertiv ครองส่วนแบ่งตลาดทั่วโลกห่างกันเพียงหนึ่งในสิบของเปอร์เซ็นต์ตาม Dell'Oro Group³²

Vertiv PowerIT rack PDU เปิดตัวในปี 2025 โดยเฉพาะเพื่อกำหนดเป้าหมาย AI และ HPC workloads ระบบนี้ให้การจัดการพลังงานขั้นสูง การกำหนดค่าที่ยืดหยุ่น และส่วนประกอบภายในที่ปรับปรุงเพื่อความน่าเชื่อถือในระดับใหญ่³³ การจ่ายไฟสามเฟสทั้งการกำหนดค่า 208V Delta และ 240/415V WYE กระจายโหลดไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอข้ามเฟส³⁴ ความทนทานต่ออุณหภูมิการทำงานถึง 60°C และความทนทานต่อความชื้นถึง 95% ตอบสนองสภาพแวดล้อมการติดตั้งความหนาแน่นสูง³⁵

Schneider Electric NetShelter Rack PDU Advancedอัปเดตเพื่อรองรับความต้องการกระแสไฟสูงของเซิร์ฟเวอร์ AI รุ่นแนวตั้งและแนวนอนขนาดกะทัดรัดมีจำนวนวงจรเฉพาะที่สูงขึ้นสำหรับเลย์เอาต์แร็คที่มีประสิทธิภาพ³⁶ Schneider พัฒนาระบบแร็คโดยเฉพาะเพื่อรองรับ NVIDIA GB200 NVL72 โดยผสานรวมเข้ากับระบบนิเวศ HGX และ MGX ของ NVIDIA เป็นครั้งแรก³⁷

Server Technology (แบรนด์ของ Legrand) เน้นโซลูชัน rack PDU อัจฉริยะพร้อมความสามารถ Switched ที่ช่วยให้จัดการพลังงานอย่างละเอียด บริษัทเน้นประสิทธิภาพสำหรับการติดตั้งความหนาแน่นสูงและมีความสามารถในการตรวจสอบอย่างกว้างขวาง

Raritan (Legrand เช่นกัน) ให้แพลตฟอร์ม PDU อัจฉริยะพร้อมการตรวจสอบสภาพแวดล้อมในตัวและความสามารถในการผสานรวม DCIM บริษัทมีเอกสารประกอบมากมายเกี่ยวกับกลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพการจ่ายพลังงาน

Eatonแข่งขันทั่วทั้งสแต็กโครงสร้างพื้นฐานพลังงาน โดยมีโซลูชัน PDU ที่ผสานรวมเข้ากับระบบนิเวศ UPS และการจัดการพลังงานที่กว้างขึ้น บริษัทมีส่วนร่วมในตลาดยุโรปซึ่งรายได้ PDU และ PSU คาดว่าจะถึง 20.05 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2035³⁸

การกำหนดขนาด PDU สำหรับการกำหนดค่าแร็ค AI

การกำหนดขนาด PDU ที่เหมาะสมต้องเข้าใจทั้งความต้องการพลังงานสูงสุดและต่อเนื่องตลอดวงจรชีวิตของอุปกรณ์

การใช้พลังงานของเซิร์ฟเวอร์ GPUยังคงเพิ่มขึ้น เซิร์ฟเวอร์ AI ปัจจุบันใช้ 30kW เทียบกับ 8kW สำหรับเซิร์ฟเวอร์ทั่วไป³⁹ ระบบรุ่นถัดไปผลักดันสูงขึ้นอีกเมื่อ TDP ของชิปเกิน 1,000W

การกำหนดค่าสำรองมีผลต่อความต้องการความจุ PDU รวม การสำรอง N+1 หรือ 2N เพิ่มจำนวนวงจร PDU ที่ต้องการเป็นสองเท่าหรือมากกว่า วางแผนความจุตามกลยุทธ์สำรองแทนที่จะใช้แค่พิกัดนาม

ช่องว่างสำหรับการเติบโตในอนาคตป้องกันการเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานก่อนเวลา การติดตั้ง PDU ที่มีขนาดตามความต้องการปัจจุบันเสี่ยงต่อความจุที่ติดขัดเมื่อเซิร์ฟเวอร์อัปเกรดเป็นรุ่นที่ใช้พลังงานสูงกว่า คำแนะนำในอุตสาหกรรมแนะนำให้กำหนดขนาดตามการเติบโตความหนาแน่นแร็คที่คาดหวังตลอดอายุการติดตั้ง

ประเภทและจำนวนเต้าเสียบต้องตรงกับความต้องการของอุปกรณ์ เซิร์ฟเวอร์ GPU ต่างๆ ใช้การกำหนดค่าช่องเสียบพลังงานที่แตกต่างกัน ตรวจสอบประเภทเต้าเสียบ PDU ให้ตรงกับความต้องการเซิร์ฟเวอร์ก่อนการจัดซื้อ

การจัดสรรวงจรต้องมีการวางแผนอย่างรอบคอบ จำนวนเต้าเสียบที่สูงขึ้นต่อ PDU ลดจำนวนหน่วยที่ต้องการแต่อาจรวมความเสี่ยงจากความล้มเหลว สมดุลการรวมตัวกับการพิจารณาโดเมนความผิดพลาด

International Energy Agency คาดการณ์ว่าการใช้ไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูลจะพุ่งจาก 415TWh ในปี 2024 เป็น 945TWh ภายในปี 2030⁴⁰ โครงสร้างพื้นฐาน PDU ที่ติดตั้งวันนี้ต้องปรับขนาดได้ตามวิถีนี้

ข้อพิจารณาการติดตั้งและการดำเนินงาน

การติดตั้ง PDU ที่เหมาะสมขยายเกินกว่าการเลือกผลิตภัณฑ์ไปสู่แนวปฏิบัติการติดตั้งและขั้นตอนการดำเนินงาน

การติดตั้งแนวตั้งเทียบกับแนวนอนมีผลต่อการใช้พื้นที่แร็ค PDU แนวตั้งในการกำหนดค่า Zero-U รักษาพื้นที่แร็คเต็มสำหรับอุปกรณ์ PDU แนวนอนใช้หน่วยแร็คแต่อาจทำให้การจัดเส้นทางสายเคเบิลง่ายขึ้นในบางการกำหนดค่า

การผสานรวมการจัดการสายเคเบิลป้องกันการอุดตันการไหลของอากาศ ตำแหน่ง PDU มีผลต่อวิธีที่สายไฟวิ่งผ่านแร็ค วางแผนตำแหน่ง PDU ควบคู่กับกลยุทธ์การจัดการสายเคเบิลแทนที่จะปฏิบัติต่อพวกมันเป็นการตัดสินใจแยกกัน

การสมดุลเฟสเพิ่มการใช้ความจุสูงสุด โหลดที่ไม่สมดุลข้าม PDU สามเฟสลดความจุที่มีและอาจกระตุ้นการป้องกันกระแสเกินบนเฟสที่โหลดหนักในขณะที่เฟสอื่นยังใช้งานน้อย

การสร้างเส้นฐานการตรวจสอบช่วยให้ตรวจจับความผิดปกติ กำหนดค่าการตรวจสอบ PDU อัจฉริยะทันทีเมื่อติดตั้งเพื่อสร้างเส้นฐานการทำงานปกติ การตรวจจับความผิดปกติต้องการข้อมูลประวัติสำหรับการเปรียบเทียบ

การจัดการเฟิร์มแวร์รับประกันความปลอดภัยและการทำงาน PDU อัจฉริยะรันเฟิร์มแวร์ที่ต้องอัปเดตเป็นระยะ รวมเฟิร์มแวร์ PDU ในการจัดการช่องโหว่และกระบวนการแพตช์ปกติ

[Introl's global fie

[Content truncated for translation]