BBUとは？ラックの中に置く「バッテリーバックアップ」の仕組みと、UPSとの違い・AIで広がる理由

BBUとは、Battery Backup Unit（バッテリーバックアップユニット）の略で、サーバーのラックの電源の棚に挿す電池の装置です。停電の瞬間から、ラックの中の直流の線に直接電気を送り、非常用発電機が立ち上がるまでの数分をつなぎます。

部屋ごとに置く UPS（無停電電源装置）とは、置き場所も守る電気の形も違います。仕様の数字、停電のときの動き、AIの電力の急な変動をならす蓄電まで、順に見ます。

先に見たい節 UPSとの違い/停電のときの動き/AIで広がる理由

BBUとは

BBUとUPSの違い

UPS は、建物の電気をまとめて守るので、大きな装置と専用の部屋が必要です。BBU は、ラックごとに小さな電池を持たせるので、ラックの数に合わせて少しずつ増やせます。どちらも、非常用発電機が立ち上がるまでの短い時間をつなぐのが役目です。

あわせて読みたい

瞬低とは？読み方（しゅんてい）・停電との違いと、AI学習が止まる理由・UPSの役割

0.07秒でAI学習が止まる、瞬低とUPSの役割

停電のときBBUはどう動くか

Open Compute Project（OCP）のラックの仕様（Open Rack V3）では、ラックの電源の線（バスバー）は48Vです。BBU の棚には1台3kWの BBU を6台挿し、棚全体で最大18kWを240秒（4分）送る設計になっています。6台のうち1台は予備の「5+1」。電池はリチウムイオン電池で、半導体メーカーの Analog Devices（アナログ・デバイセズ）の参考設計も、1台3kW・4分としています。

筆者が OCP の仕様書を読んで目を止めたのは、BBU の棚そのものが N+1 の冗長構成になっていたことです。部屋の UPS で使ってきた「予備を1台足す」考え方が、ラックの中の電池にまで入っているということです。

電源の設計者の目では、BBU で最初に見たいのは容量より切り替わりの間です。電源ユニットの出力が止まってから BBU が電気を送り始めるまでに、線の電圧がどこまで下がるか。OCP の棚の仕様は、この切り替えの間も線の電圧を46Vより上に保つよう求めています。受ける側の電源が動ける電圧の下限に余裕を残す、という電源設計の基本が、そのまま数字になっています。

あわせて読みたい

データセンターの非常用発電機とは？停電から電気が戻るまでの流れと、UPSとの役割分担・燃料・AIで足りなくなる理由

停電でもデータセンターを止めない、非常用発電機

なぜ、電池をラックの中に置くのか

AIの電力の急な変動をならす

AIの学習では、何千ものGPUが同じ計算を足並みをそろえて行います。そのため、計算と通信が切り替わるたびに、データセンター全体の電力が一斉に上がったり下がったりします。この急な変動は、送電網にも負担をかけます。

NVIDIA は、GB300 NVL72 の電源ユニットに、GPU 1個あたり65ジュールのエネルギーをためる部品(キャパシタ)を組み込み、GPU の電力が下がったときにためて、上がったときに出すことで、変動をならしたと説明しています。Megatron という大きなモデルの学習で、送電網から見たピークの電力を30%減らしたとしています。

このように、ラックの中に電気をためる部品は、停電への備え(BBU)だけでなく、ふだんの電力の変動をならす役目も持つようになっています。短い変動は反応の速いキャパシタ、停電の数分は電池、と時間の長さに合わせて使い分けます。

あわせて読みたい

【完全図解】800VDC給電とは？NVIDIAがラック直流化に踏み切った理由と、54Vでは足りなくなった構造

NVIDIAがラックを直流化した、800VDC給電

BBUを支える企業

BBU は、電池のセル、電池を管理する回路、充電と放電の変換回路、制御のソフトを組み合わせた装置です。電池だけでなく、パワーエレクトロニクスの技術が品質を決めます。

あわせて読みたい

Vertiv（VRT）とは？どこの国の何の会社か、AIデータセンター冷却と電源の強みを図解

AIデータセンター冷却と電源の大手、Vertiv

BBUを知ると、何が見えてくるか

よくある誤解

まとめ

よくある質問

BBUのような電源の設備を含めて、データセンターの全体を1冊で知りたい方に。本書（幻冬舎メディアコンサルティング）は、日米で20年以上の実績を持つデータセンターコンサルタントが、建物・IT機器・運用システムといったデータセンターの構造から、抱える課題と未来像までを解説した入門書です。