SIGLENT（シグレント）SDS3000X HDシリーズ デジタル・オシロスコープ

1MW級のラック対応を目指した高電圧直流給電（HVDC: High-Voltage Direct Current）は、主にAIデータセンターにおける電力密度とエネルギー効率の劇的な向上を実現するために、極めて重要性が高まっています。

AIアクセラレータ（GPUなど）の高性能化により、1ラックあたりの消費電力が従来の 10 kW ～ 30 kW から 100 kW を超え、さらに将来的には**1 MW（1,000 kW）**に達すると予測されています。この巨大な電力を効率的に供給・管理するためには、従来の交流（AC）または低電圧直流（48 VDC）給電システムでは、物理的な限界に直面するためです。

HVDCの重要性が高まる主な理由

1. 導体損失の劇的な低減（銅線の過負荷回避）

これが $\text{HVDC}$ 導入の最も重要な理由です。

• 電流の抑制: 電力 P は電圧 V と電流 I の積（P = V X I）であるため、電圧 V を高めることで、同じ電力を送るために必要な電流 I を大に減らすことができます。

• 物理的限界の克服: 1 MW の電力を従来の 48 VDC で供給しようとすると、計算上、約 20,000 A(アンペア）以上の電流が必要になります。これに対応するためには、非常に太く重い銅製のバスバー（導体）が大量に必要となり、その重さが**数百kg**にも達し、コストと設置スペースの点で非現実的になります。

• HVDCの優位性: 電圧を400 VDC や 800 VDC などに高めることで、必要な電流は 1/10 以下に抑制され、導体の太さと重量を許容範囲に収めることができます。

2. 電力変換効率の向上と発熱の抑制

• 変換段の削減: 従来のデータセンターでは、商用交流電源を多数の変換ステップ（AC → HVDC → 48 VDC → 12 VDC → チップ電圧）で最終的にチップが使う電圧まで下げていました。

• HVDCによる簡素化: HVDC をラックの近くまで直接配電し、変換ステップを減らすことで、エンドツーエンドの電力変換効率を最大 3%  ～ 5% 向上させることができます。効率が上がると、電力損失が減り、発熱が抑制されます。

3. 計算密度と冷却効率の最大化

• スペースの確保: 従来のシステムでは、電力供給ユニット（PSU）をサーバーラック内に搭載していました。 HVDC の採用により、AC/DC変換PSUをラック外の「サイドカー（専用電源ラック）」に分離できます。

• IT負荷の最大化: これにより、サーバーラック内のスペースをコンピューティング（xPU）専用に充てることができ、ラックあたりの計算密度（IT負荷）が向上します。

• 冷却との統合: 1 MW級のラックは、空冷では対応できず、**液冷（Liquid Cooling）**が必須です。 HVDCによる発熱抑制は、液冷システムの負荷を軽減し、システム全体の熱管理を容易にします。

4. EV サプライチェーンの活用

• 400 VDC や 800 VDC といった電圧帯は、電気自動車（EV）業界で急速に標準化が進んでおり、コンポーネント（パワーデバイス、コネクタなど）のサプライチェーンが確立されています。データセンターがこの電圧帯を採用することで、コスト削減と部品調達の安定化という恩恵を受けることができます。