Busbar for Power Transfer
匯流排（Busbar）是電力傳輸與配電系統中關鍵的導體元件，用於在電源與負載之間傳輸大電流。
前言
自 2023 年起，隨著 ChatGPT 的興起，推動了 AI（Artificial Intelligence, 人工智慧） 的迅速發展。而 AI 的運作仰賴強大的運算效能，因此高效能的 AI 伺服器 成為市場焦點。隨著模型規模與應用需求的提升，伺服器的運算資源消耗與耗電量也隨之大幅增加。
根據市場統計資料，2023 年美國四大雲端巨頭（Amazon、Google、Microsoft、Meta）的總用電量已達 200 TWh，相當於台灣全國一年用電量的 1.5 倍。預估至 2030 年，總耗電量將超過 700 TWh，年複合成長率約 23%，增幅驚人。
在此背景下，提升伺服器電源架構效率 成為節能減碳的關鍵任務。即使僅提升數個百分點的效率，都能顯著降低能源消耗。
伺服器電源架構
傳統的 12V 伺服器架構（見圖 0-1）可稱為第一代伺服器電源架構。
其主要供電流程如下：
電廠輸出約 13.8 kV AC 的高壓電力
經由 60 Hz 變壓器 (Transformer) 降壓至伺服器機房所需等級（如 480 V 或 208 V）
進入 UPS（Uninterruptible Power Supply）不斷電系統，將 AC 轉為 DC 儲存於電池，再轉回 AC，以確保斷電時仍可供電
通過 Reactor + PDU (Power Distribution Unit)，PDU 負責電力分配，Reactor 則用於抑制突波與濾波
進入 PSU (Power Supply Unit)，完成：
AC/DC 轉換：交流電轉直流電
DC/DC 轉換：將高壓 DC 降壓為 12 V
最後由 VR (Voltage Regulator) 將 12 V 轉為 CPU/GPU 所需的低壓（1 V～1.8 V）
整體效率約為： 0.99 × 0.98 × 0.96 × 0.98 × 0.94 × 0.93 ≈ 80%
也就是說：電廠輸出的 1000 W，最終僅約 800 W 進入 CPU/GPU，其餘 200 W 轉為熱能，需要額外冷卻系統來排散。
為了降低損耗並提升效率，48V 架構（見圖 0-2）應運而生，我們稱之為第二代伺服器電源架構。
其核心概念為：
「提早將 AC 轉為 DC，並以高壓直流（HVDC）進行配電。」
此作法可避免 AC/DC 的重複轉換損耗，並透過更高電壓（例如 800 V DC）以減少電流與線材損失。整體效率可提升至約 85%，同時改善散熱與系統穩定性。
演變至今，例如圖 0-3所示是 DC 分佈式的資料中心電源架構，這裡我們稱為第三代伺服器電源架構。
這個架構的主要想法是：
「把交流電（AC）早一點轉成直流電（DC），並以高壓直流 (HVDC) 的形式進行配電」。」
如此可避免 AC/DC 來回轉換的損耗，並用更高的電壓（如 800V DC）降低電流，減少線材耗損。由此能再提升轉換效率。
Busbar 應用與單端供電分析
隨著電力需求快速上升，Busbar（匯流排） 在能量傳輸中扮演關鍵角色。本研究將介紹如何利用模擬技術進行 Busbar 分析。
在實際應用中，系統常採用 單端供電（Single-End Power Feeding） 設計，即由匯流排一端進電。此設計具備佈線簡單與成本較低的優點，但亦可能導致：
電流分佈不均
壓降增加
局部溫升等可靠性問題
因此，對高電流應用而言，分析單端供電匯流排的 電氣與熱行為，對確保系統穩定性至關重要。
Busbar 應用範圍廣泛，包括 AI 伺服器、電動車充電系統、工業變流器 等高功率場域。
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