NVIDIA (NVDA US) GB300 Power System – An Overview of new PSU, BBU, and Super Capacitor Design

继上一篇文章讲解了英伟达GB200 的power system design之后（Is Monolithic Power System (MPWR US) a Short? – The GB200 Power Module War），今天笔者继续为大家来讲解下一代GB300的power system，以及最近投资人比较关注的BBU和超级电容。

首先我们要知道，Battery Backup Unit (即BBU)和超级电容共同组成了GB200/300 rack中的Energy Storage Tray, 并与power shelf vendor为同一供应商（即Delta, Lite-on以及麦格米特）。BBU可以简单理解为之前数据中心用UPS（uninterruptible power supply）的进阶版，但与使用铅酸电池的UPS相比，使用锂离子电池的BBU有着以下的优势：1）预期使用寿命为5~10年，是铅酸电池的2~3x；2）体积能做的更小更紧凑，一颗BBU占用的空间比UPS少50~70%，重量则轻50~60%，因此更适合用于in-rack solution，或即便放置在机柜旁的side car上也为寸土寸金的AI data center节省出了更大的使用空间；3）能更快速充电，充电速度可以达到UPS的5x，因此英伟达自然选择了BBU作为其新的备用电源系统。而超级电容的出现则是因为CSP客户在测试GB200系统时发现power shelf在实际使用过程中有时会出现电压不稳定的情形，为了在电源突然加减负载的时候对power shelf的电压波动进行稳压，英伟达新引入了超级电容进Energy Storage Tray。目前BBU和超级电容在GB200 rack都是选配部件，但到了GB300 rack则会正式成为标配。

笔者在上一篇介绍GB200电源系统的文章中讲过，一个标准的GB200 NVL72 rack配有6排power shelf（其中机顶放3排，机底放3排），每排power shelf包含6个PSU，总共6 x 6 = 36个PSUs。而英伟达目前的reference design中则推荐每排power shelf搭配一个BBU shelf，平时power shelf给其所对应的BBU shelf充电，在突发停电时BBU则可以快速响应，代替power shelf输出48V的直流电（见下图），为服务器备份数据提供宝贵的时间窗口（通常BBU可提供备电5~7分钟）：

BBU模组本身则有3kw, 5.5kw, 12kw等几种不同的规格，通常以6个BBU模组组成一个BBU shelf （见下图一）。微软在其最近的announcement中（New Microsoft Azure NVIDIA GB200 Systems Shown）就展示了其搭载了5颗BBU模组的NVL36 GB200 rack（见下图二）：其中左侧为NVL36 GB200 rack，右侧为搭配的side car，右下图红圈处即为BBU shelf。其中BBU模组微软应该采用了目前市面上高阶的12kw BBU（见下图三），因此一台NVL36 rack只需要配备60kw / 12kw = 5颗BBU模组即可。上文提到，BBU shelf统一由power shelf供应商供应，但其中的锂电池模组实际上是由power shelf供应商外包给台湾的顺达和AES生产，其中顺达为主供。

在接下来的文章中，笔者将会介绍明年下半年计划推出的GB300中的power system design的变化，以及相对应的BBU和超级电容的价值量测算。