AI服务器电源:一/二/三次电源架构及PSU供应商梳理

2026-05-13 23:00:289
一. 服务器供电架构

服务器供电是将电网高压交流电(AC)逐步转换为芯片低压直流电(DC)的多级转换过程。

传统架构:AC市电→变压器→UPS→AC/DC模块(交流转直流)→DC/DC模块(直流降压)。

英伟达NVL72采用三级架构:Power Shelf/PSU(AC→DC)→PDB(48V→12V DC)→VRM(12V→1V DC)。

二. 按转换层级划分

2.1
一次电源

(1)功能:将电网交流电(220V/380V
AC)转换为中压直流电(48V DC),负责机柜级供电。

(2)物理形态:PSU,内置于Power Shelf电源架。

2.2 二次电源

(1)功能:将48V
DC降压至12V
DC,作为服务器内部主干供电枢纽。

(2)物理形态:部分PSU已集成二次电源功能;也可采用PDB(电源分配板)或板载DC-DC模块,安装在服务器内部。

2.3 三次电源

(1)功能:将12V DC降压至芯片级电压(1V/0.8V),直接为CPU/GPU供电。

(2)物理形态:VRM(电压调节模块),直接焊接在主板PCB,紧贴芯片布置。

三. 核心产品形态

3.1 PSU(电源供应单元)

(1)作用:交直流转换,分为AC/DC、DC/DC两个转换环节;由整流桥、PFC模块、EMI滤波器、高频变压器、功率器件等组成。

(2)位置:独立模块,可插入服务器机箱或Power Shelf。


3.2 Power Shelf(电源架)

(1)作用:机柜级集中供电单元,负责电力分配、冗余管理、动态负载响应;通常安装在机柜底部、侧柜。

(2)组成:每组含6个PSU插槽(通常5个PSU工作,1个冗余备用);并集成PDU(配电单元)、BBU(电池备份单元)等。


四. 芯片级电源架构升级:VPD

(1)LPD(横向供电)

传统供电架构,电源模块部署在芯片周边的PCB上层,电流沿水平方向通过走线输送至芯片引脚;路径较长、损耗较大、且占用芯片周边空间。

(2)VPD(垂直供电)

VPD是面向AI服务器等大电流负载场景的新型供电架构,以最短路径、最低PDN损耗实现高密度供电:

其核心原理是将电源模块部署在芯片正下方的PCB背面,通过供电通孔(Via)直接为芯片供电。

英伟达Rubin架构已确定采用VPD方案,目前Vicor、英飞凌、MPS、台达已有相关布局。

五. 服务器电源供应格局

(1)一次电源(PSU/Power Shelf):台达、宝光、伟创力、维谛技术、麦格米特欧陆通

(2)二/三次电源(PDB/VRM):ADI、英飞凌、MPS、立讯精密新雷能

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