AI 데이터센터의 연산 밀도가 높아지면서 차세대 GPU 랙의 전력 인프라 비용이 급격히 증가할 전망이다. 모건스탠리 리서치에 따르면 엔비디아 Feynman 세대 AI 랙의 전력 반도체 구성 비용은 랙당 19만1,000달러를 넘어설 것으로 추정된다. 이는 Blackwell 세대 대비 약 17배 높은 수준이다.
NVIDIA’s Feynman AI racks are projected to push power semiconductor content to over $191,000 per rack as the industry shifts to 800V DC architectures for megawatt-scale AI data centers.
Blackwell 기반 B200 랙의 전력 반도체 비용은 약 1만1,234달러로 추산된다. GB200은 여기에 약 4,000달러, GB300은 약 3,500달러가 추가되며 Blackwell 세대 전체는 전력 반도체 비용만 1만7,761달러 수준까지 오른다.
차세대 Rubin 랙에서는 전력 반도체 비용이 3만3,000달러를 넘을 것으로 예상된다. Rubin Ultra 랙은 전력 시스템 비용이 Rubin 대비 약 3배 증가한 9만5,000달러 수준으로 추정된다. Feynman 랙은 Rubin Ultra의 약 2배에 달하는 전력 반도체 비용을 요구할 것으로 분석된다.
Feynman 랙의 비용 구조에서 가장 큰 비중을 차지하는 부품은 전력 변환 시스템과 2단계 전압 조정 모듈이다. 각각 27%, 26% 수준의 비중을 차지한다. 전원공급장치는 19%, 측면 전압 조정 모듈은 15%를 차지하며, 1단계 중간 버스 컨버터와 배터리 백업·무정전 전원장치가 각각 4~5% 수준으로 포함된다.
전력 비용 증가는 엔비디아가 차세대 AI 데이터센터에서 800V DC 아키텍처로 전환하는 흐름과 맞물려 있다. 기존 48V 또는 54V 전력 분배 방식은 메가와트급 랙 밀도에서 공간, 구리 사용량, 변환 손실 측면의 한계가 커지고 있다.
기존 54V DC 구조를 유지할 경우 대규모 랙에서 전원 선반이 차지하는 공간이 지나치게 커진다. 엔비디아 GB200 NVL72와 GB300 NVL72는 MGX 컴퓨트 및 스위치 선반에 전력을 공급하기 위해 최대 8개의 전원 선반을 사용한다. 같은 방식을 메가와트급 Kyber 랙에 적용하면 전원 선반이 랙 공간 대부분을 차지해 컴퓨트 장비를 배치하기 어렵다.
구리 사용량도 문제다. 54V DC 기반 1MW 랙은 최대 200kg 수준의 구리 버스바가 필요할 수 있다. 1GW 규모 데이터센터에서는 랙 버스바에만 수십만kg의 구리가 필요해 인프라 비용과 물리적 부담이 커진다.
800V DC 구조는 전류를 낮춰 케이블과 전력 부품의 크기, 무게, 구리 사용량을 줄인다. 전력 변환 단계를 줄여 손실을 낮추고, 랙 내부 공간을 컴퓨팅 장비에 더 많이 할당할 수 있다. 고전압 스위칭에는 질화갈륨과 탄화규소 기반 전력 반도체가 활용된다.
안전성 확보를 위한 부품도 중요해진다. 고전압 구조에서는 솔리드스테이트 릴레이, 고전압 핫스왑, 절연 센서 등 특수 부품이 필요하다. 이는 전력 반도체와 전력 관리 부품의 수요 증가로 이어진다.
800V DC는 2027년 예정된 엔비디아 Kyber 랙에서 먼저 도입될 것으로 예상된다. Kyber 랙은 Rubin Ultra GPU 576개를 단일 고밀도 랙에 통합하는 액체 냉각 기반 600kW급 구성으로 알려졌다.
AI 데이터센터가 메가와트급 랙으로 이동하면서 전력 인프라는 GPU 성능만큼 중요한 경쟁 요소가 되고 있다. Feynman 세대의 전력 반도체 비용 증가는 차세대 AI 시스템에서 전력 변환, 전압 조정, 냉각, 배선 구조가 핵심 병목으로 부상하고 있음을 보여준다.